càng ngày càng được dùng trong các hộ nhà ở và hỗ trợ càng ngày càng
đắc lực trong công việc nhà ở của các bà nội trợ. Được nhiều người tình
thích và tin cẩn sử dụng , giàn phơi quần áo được phát triển lên thành
nhiều loại khác nhau , được người sử dụng càng ngày càng yêu thích hơn.
Trong các loại giàn phơi áo quần quần áo , giàn phơi tự động có điều khiển
từ cảm ứng là loại được cải tiến nhất và có những tính năng ưu việt hơn
cả.

Bộ giàn phơi đồ điện tử được tích hợp nguồn điện để đảm bảo người
dùng có khả năng điều khiển chúng từ xa phê chuẩn bộ điều khiển tích
hợp khả năng từ trước. Loại giàn phơi đồ thông minh này sử dụng nguồn
điện Nhà ở 220V , bộ cảm biến khi có nước rơi vào và bộ cảm biến ánh
sáng hoạt động Đứng riêng ra , các cảm biến này sẽ kết nối với bộ công
tắc đóng/mở nguồn cho một mô tơ kéo và đẩy bộ chuyển động để đưa giá
phơi ra hay thu giá phơi vào khi có tính khí từ các bộ cảm chuyển biến về.
Ngoài ra , người dùng có khả năng xem qua một số tính năng tự động của
giàn phơi quần áo này để có khả năng sử dụng loại giàn phơi này công
hiệu hơn. Giàn phơi quần áo điều khiển từ xa có khả năng tự động thu áo
quần hay đồ phơi vào khi trời bất thần đổ mưa hoặc trời tối ( kể cả mưa bụi
nhỏ ) và tự động kéo giá phơi ra phơi khi trời tạnh mưa hoặc trời sáng.
Chính bởi vậy , người dùng rất thanh nhàn trong việc phơi áo quần , không
phải lo lắng về số lượng quấn áo trong Nhà ở mình giả dụ trời mưa. Bên
cạnh đó , giàn phơi thông minh tự động cho phép chủng loại đặt giờ phơi
áo quần , trong trường hợp này giàn phơi vẫn thực hiện nhiều vụ thu cất
đồ phơi khi trời có mưa hay trời tối


Tuy vậy , giá cả loại này khá cao
Loại này thích hợp cho các nhà biệt thự , nhà liền kề… Giờ đây khi bạn đã
có bộ giàn phơi quần áo điện tử, sẽ không lo phải chạy dọn đồ phơi khi trời
nổi giông hay trời tối , giữ cho áo quần luôn khô và thơm tho , trong lúc bạn

Vẫn ở ngoài nhà. Tuy nhiên , có một thực tế là loại giàn phơi này phí rất
cao nên chỉ phù hợp với những Nhà ở có lương bổng cao.

Có một bộ giàn phơi mà có thể tự động thu quần áo khi gặp trời mưa, có thể sấy
quần áo vào mùa mưa hẳn là rất tiện lợi. Với sự đam mê của mình, cùng sự
hướng dẫn của thầy cô. Hai em học sinh người Huế đã tạo ra được bộ giàn phơi
thông minh độc nhất vô nhị này.

Sự sáng tạo là nhờ đam mê
Tại những vùng quê đời sống vẫn còn khó khăn, chưa có những nơi rộng rãi
thoáng mát, có mái che để phơi quần áo. Do đó, khi phơi đồ ngoài sân mà gặp
trời mưa thì phải chạy cất đồ rất vất vả. Để giúp mọi người an tâm khi đi làm,
hai em học sinh đã nghiên cứu vài tháng để chế tạo ra bộ giàn phơi thông
minh vô cùng độc đáo này.

Cấu tạo bộ giàn phơi khá đơn giản: cảm biến nắng mưa, sáng tối, mô-tơ để kéo
dây, tấm bạt để che, bóng đèn để sấy. Giàn phơi thông minh này sử dụng nguồn
điện cấp vào là 220V xoay chiều. Qua một biến áp giảm xuống thành dòng điện
một chiều 12V cấp điện cho động cơ. Một nguồn 5V một chiều khác cấp điện
cho mạch cảm biến.

Nguyên lí hoạt động của giàn phơi thông minh này




Mạch cảm biến mưa nắng, sáng tối được đặt ngoài trời. Khi có trời
mưa thì tín hiệu sẽ được thu nhận và truyền tới bộ điều khiển. Hệ
thống tự động thu thanh phơi ngắn lại giúp quần áo thu gọn vào mái
che. Khi trời nắng, cảm biến mưa ráo nước thì thanh phơi sẽ tự động

đẩy ra và phơi quần áo như bình thường. Với cảm biến sáng tối giúp
giàn phơi có thể phơi ra hay thu vào khi trời tắt nắng.



Hệ thống sấy khô gồm đèn sợi đốt 75W và quạt điện mini. Khi cần sấy
thì ta chỉ việc bật công tắc điện. Quần áo sẽ được thu vào trong mái
che và sấy.

Hệ thống bộ giàn phơi thông minh này khá tiện lợi mà cách sử dụng lại vô cùng
đơn giản. Ý nghĩa thực tiễn cao, được áp dụng cho các hộ gia đình. Giá cả thấp
mà hiệu quả đem lại lớn. Tuy nhiên bộ giàn phơi đồ này có tính thẩm mỹ chưa
cao. Cần phải đầu tư thiết kế hoàn thiện hơn nữa thì mới có thể cạnh tranh được
trên thị trường.

Tình hình giàn phơi thông minh trên thị trường
Hiện nay, giàn phơi thông minh đang dần được thay thế cho những giàn phơi
đồ truyền thống. Có vô số loại với giá cả phù hợp để cho bạn lựa chọn. Giàn
phơi thông minh mang lại sự tiện lợi vô cùng lớn. Vừa không mất sức phơi, vừa
mang lại mỹ quan cho ngôi nhà. Với diện tích nhỏ hẹp như những khu chung cư
thì việc tậu cho mình một bộ giàn phơi thông minh, bộ giàn phơi giá rẻ là vô
cùng cần thiết.


Có rất nhiều đơn vị chuyên cung cấp giàn phơi thông minh. Tuy nhiên bạn cần
lưu ý lựa chọn những cơ sở uy tín, đảm bảo chất lượng của sản phẩm. Bảo vệ
quyền lợi của khách hàng. Có thể kể tới công nghệ Mai Hoa – một đơn vị
chuyên cung cấp thiết bị công nghiệp, dân dụng. Với bề dày kinh nghiệm của
mình. Mai Hoa tự tin đảm bảo sẽ làm hài lòng những vị khách khó tính nhất.
Quý khách có bất kì băn khoăn hay thắc mắc gì. Hãy liên hệ ngay cho chúng tôi

qua:


BÁO CÁO TÓM TẮT

ĐỀ TÀI

THIẾT BỊ SẤY TỰ ĐỘNG, ĐA NĂNG SỬ
DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ
NĂNG LƯỢNG ĐIỆN
Lĩnh vực: 13 – Kỹ thuật cơ khí

1



MỤC LỤC
PHẦN I. MỞ ĐẦU.............................................................................................. 1
A. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI.................................................................................. 1
B. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN...................................3
C. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU.......................................................................... 3
D. GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU...........................................................................3
E. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...................................... 3
F. ĐIỂM MỚI CỦA ĐỀ TÀI..............................................................................7
PHẦN II. KẾT QUẢ........................................................................................... 8
1. Kết quả thiết kế nguyên lý làm việc của hệ thống..........................................8
2. Kết quả nghiên cứu tính toán chọn các thông số cơ bản cho thiết bị sấy.......9
3. Kết quả thiết kế, chế tạo thiết bị sấy...............................................................9
4. Kết quả chảy thử và đánh giá thử nghiệm.....................................................11
PHẦN III. KẾT LUẬN......................................................................................15

PHẦN IV. TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................15

2


PHẦN I. MỞ ĐẦU
A. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Ngày này, khi khoa học kỹ thuật phát triển, nhu cầu về năng lượng ngày
càng tăng. Trong khi đó các nguồn nhiên liệu dự trữ như than đá, dầu mỏ, khí
thiên nhiên ngày càng khan hiếm, nguồn năng lượng thủy điện thì có hạn khiến
cho nhân loại đứng trước nguy cơ thiếu hụt năng lượng trầm trọng. Nguồn năng
lượng mặt trời (NLMT) - là nguồn năng lượng sạch và rất tiềm tàng đang được
quan tâm đặc biệt hiện nay. Do đó, việc nghiên cứu nâng cao hiệu quả các thiết
bị sử dụng năng lượng mặt trời và triển khai ứng dụng chúng vào thực tế đời
sống, sản xuất là vấn đề cần thiết. Trong quá trình sản xuất nông nghiệp, công
nghiệp thực phẩm, dược, việc làm khô nông sản, thực phẩm, thảo dược phần lớn
vẫn đang được thực hiện bằng các biện pháp thủ công hoặc với các thiết bị sấy
điện, hoặc lò đốt thông thường với năng suất thấp chất lượng chưa cao và không
chủ động trong quá trình sản xuất. Thông tin so sánh, đánh giá ưu, nhược điểm
của các công nghệ sấy được mô tả chi tiết trong bảng dưới đây:
Bảng 1. Ưu điểm và nhược điểm của các công nghệ sấy
Kỹ
thuật
sấy

Ưu điểm

Nhược điểm
- Sản phẩm sấy không được bảo vệ
và có nhiều rủi ro, như bụi, động vật,


Phơi khô - Gần như không có yêu cầu
truyền
về đầu tư
thống
- Không có yêu cầu về
nguồn nhiên liệu

kiến, mưa ...
- Cần nhiều thời gian.
- Cần lao động để trông nom, giám
sát.
- Chất lượng phơi khô không tốt (do
tiếp xúc với bụi, ….).
- Yêu cầu vốn đầu tư về nhiên liệu.
- Yêu cầu vốn đầu tư về xây dựng.

Sấy bằng
củi đốt
- Tốc độ sấy nhanh hơn
hoặc
phơi tự nhiên.
nhiên
liệu khô

- Gây ô nhiễm và suy thoái rừng.
- Chất lượng sản phẩm khô có thể bị
ảnh hưởng bởi khói.
- Không dễ để điều khiển quá trình
sấy.

- Cần người lao động để vận hành,
bảo dưỡng, sửa chữa.
1


- Đầu tư tốn kém.
- Đòi hỏi nguồn năng lượng điện.

- Tốc độ sấy nhanh hơn hai
loại công nghệ kể trên.

- Ít phù hợp với các hộ sản xuất nhỏ,
thu nhập thấp.

- Sản phẩm sấy được kiểm
Sấy bằng soát tốt.
- Máy cần được lắp đặt trong nhà
điện
- Chất lượng sấy khô được nên tiêu tốn thêm chi phí đầu tư.
đảm bảo tùy thuộc vào yêu
cầu của từng loại sản phẩm. - Không thân thiện với môi trường.
- Đòi hỏi người lao động có trình độ
để vận hành và bảo trì.
- Đầu tư thấp
- Sử chữa và bảo dưỡng đơn
- Đòi hỏi người lao động có trình độ
giản.
trong bảo hành, bảo trì.
- Chi phí phụ thuộc vào các khoản


- Không yêu cầu người có
trình độ cao để vận hành.

đâu từ ban đầu.
- Máy sấy phải hoạt động đúng chu
trình để đem lại chất lượng sấy cao.

Sấy bằng - Kiểm soát quá trình sấy
năng
khô tốt.
lượng
- Tốc độ sấy nhanh.
mặt trời

- Sản phẩm sấy được bảo vệ - Có đòi hỏi vốn đầu tư
trong quá trình sấy.
- Thích hợp với nhiều quá
trình sản xuất.
- Thân thiện với môi
trường.

Vì vậy, việc nghiên cứu để thiết kế, chế tạo thiết bị sấy nông sản, thực
phẩm, thảo dược có có độ chính xác cao đang rất cần thiết.
Từ những so sánh, phân tích trên ta thấy rằng: Thiết bị sấy sử dụng năng
lượng mặt trời đang rất phổ biến hiện nay. Tuy nhiên, vấn đề cấp bù nhiệt khi
không có năng lượng mặt trời hầu như chưa được quan tâm, vấn đề nâng cao độ
chính xác điều khiển quá trình sấy còn hạn chế, các thiết bị sấy thường hạn chế
trong từng điều kiện sử dụng nhất định nên khả năng ứng dụng linh hoạt, đa lĩnh
vực, đa vùng miền, hoặc với điều kiện đầu tư khác nhau còn hạn chế. Nghiên
cứu tích hợp thêm hệ thống cấp bù nhiệt, ổn định nhiệt để cung cấp liên tục cho

quá trình sấy là cần thiết. Hơn thế nữa, việc nghiên cứu để tạo ra thiết bị sấy linh
hoạt, đa chức năng, sử dụng ở các điều kiện vùng miền, điều kiện về đầu tư khác
nhau là hướng đi hết sức tiềm năng.
Vì những lý do trên, nhóm nghiên cứu lựa chọn và thực hiện đề tài: Thiết bị
sấy tự động, đa năng sử dụng tích hợp năng lượng mặt trời và năng lượng điện.
2


B. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN
- Đóng góp những kết quả về việc nghiên cứu theo hướng phát triển bền vững,
thông qua việc sử dụng tiết kiệm năng lượng điện và sử dụng các nguồn năng
lượng sạch (ở đề tài này là năng lượng mặt trời).
- Đóng góp những kết quả nghiên cứu trong lĩnh vực công nghệ sau thu hoạch
(Một lĩnh vực đang hết sức cần thiết đối với sự phát triển của nước ta).
- Đóng góp những kết quả trong việc nghiên cứu tích hợp nhiều nguồn năng
lượng trong quá trình sấy, để thực hiện công việc sấy trong nhiều điều kiện dự
trữ năng lượng khác nhau.
- Nâng cao độ chính xác trong việc điều khiển quá trình sấy, đáp ứng các yêu
cầu về kỹ thuật trong quá trình sấy.
- Nâng cao mức độ linh động của thiết bị thông qua việc nghiên cứu chế tạo theo
mô đun, để thiết bị có thể được ứng dụng trong các điều kiện khác nhau: Khi
không có điện lưới, khi không có đủ ánh sáng mặt trời, khi không có đủ cả điện
lưới hoặc ánh sáng mặt trời. Ngoài ra, còn có thể ứng dụng với từng khả năng
đầu tư khác nhau tùy thuộc vào sự chọn các mô đun thiết bị.
C. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Thiết kế, chế tạo và chạy thử nghiệm thành công thiết bị sấy tự động, đa
năng sử dụng tích hợp năng lượng mặt trời và năng lượng điện.
D. GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU
- Tập trung nghiên cứu thiết bị sấy khô các sản phẩm nông sản, thảo dược
sử dụng năng lượng mặt trời, năng lượng điện.

- Nghiên cứu ở mức quy mô nhỏ (khoảng từ 0,2 – 0,5 m3).
E. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu tập trung vào các nội dung chính:
1) Nghiên cứu tính toán, thiết kế thiết bị sấy sử dụng năng lượng mặt trời
(Bao gồm việc tính toán các thông số của thiết bị sấy như: Năng suất,
các thông số hình học, các thông số về điều kiện sấy, …)
2) Nghiên cứu chế tạo thiết bị sấy (Bao gồm việc lên bản vẽ thiết kế, lên bản
vẽ mô hình và tiến hành các bước để chế tạo, hoàn thiện sản phẩm).

3) Nghiên cứu chế tạo hệ thống điều khiển cho thiết bị sấy nhằm ổn định
nhiệt, thoát ẩm chủ động và tự động hóa trong quá trình sử dụng.
4) Nghiên cứu đánh giá thiết bị sấy: Sử dụng thiết bị sấy để tiến hành quá
trình sấy nông sản, thảo được, sau đó đánh giá về chất lượng của quá
trình sấy, đánh giá về sự ổn định của quá trình sấy, đánh giá về hiệu
quả khi sử dụng thiết bị sấy.
3


Đề tài được thực hiện theo các bước ở hình 1
Suất phát từ việc nghiên cứu nền tảng lý thuyết và thực tiễn, nội dung và
đối tượng nghiên cứu được cụ thể hóa. Với mỗi nội dung, phương pháp và quá
trình thực hiện được xây dựng. Thông qua quá trình nghiên cứu thực nghiệm
việc thiết kế, lựa chọn các thông số của thiết bị sấy, thiết bị cung cấp năng
lượng, thiết bị điều khiển, ... được thực hiện và thể hiện bằng các bản vẽ kỹ
thuật, các thông số, đặc trưng của từng thiết bị, từng bộ phận.

Hình 1. Tiến trình nghiên cứu
Từ bản vẽ thiết kế, mô hình 3D của thiết bị được xây dựng. Ngoài ra, căn
cứ vào bản vẽ thiết kế và mô hình 3D của sản phẩm, quá trình gia công, lắp giáp
được thực hiện để tạo thành thiết bị. Thiết bị được kiểm tra sơ bộ, điều chỉnh và

được hoàn thiện theo các yêu cầu về thiết kế.
Thiết bị sau khi hoàn thiện được tiến hành chạy thử và ứng dụng đối với
một số loại nông sản, thảo được khác nhau. Các chỉ tiêu về chất lượng quá trình
sấy, độ ổn định, thời gian đáp ứng, ... khi chạy thử nghiệm được thu thập và
đánh giá.
Từ những kết quả đánh giá, thiết bị sấy tiếp tục được nghiên cứu, điều
chỉnh và hoàn thiện trước khi được chuyển giao.
Đề tài sử dụng các phương pháp nghiên cứu cơ bản, đó là:
(1). Phương pháp xác định khoảng nhiệt độ sấy

4


Sử dụng phương pháp nghiên cứu để xác định khoảng nhiệt độ sấy. Trên
cơ sở các công bố khoa học, các tài liệu liên quan đến vấn đề sấy nông sản, thảo
dược, khoảng nhiệt độ sấy được khuyến cáo cho mỗi loại vật liệu sấy sẽ được
tổng hợp, tham khảo và được sử dụng để tính toán cho các loại bộ phận của thiết
bị sấy.
(2). Phương pháp xác định dung tích buồng sấy
Dung tích của buồng sấy được xác định dựa vào yêu cầu của thiết bị sấy.
Nghiên cứu này được thực hiện để chế tạo thiết bị sấy có quy mô nhỏ (< 0,5 m3).
Vì vậy, tùy thuộc vào điều kiện về vật liệu, điều kiện máy móc, thiết bị phục vụ cho
quá trình chế tạo để lựa chọn dung tích buồng sấy (Vbs) cho phù hợp.

(3). Phương pháp xác định năng suất sấy
Năng suất sấy được tính bằng lượng vật liệu sấy được đưa vào sấy cho
mỗi mẻ. Nếu tính về khối lượng, năng suất sấy phụ thuộc vào khối lượng riêng
của loại vật liệu sấy. Vì vậy, trong nghiên cứu này, năng suất sấy được tính bằng
thể tích của vật liệu đưa vào sấy trên mỗi mẻ. Thể tích vật liệu sấy cho mỗi mẻ
bằng tổng thể tích có thể chứa được của tất cả 4 khay sấy.

(4). Phương pháp xác định công suất của hệ thống cấp cấp bù nhiệt
Công suất của hệ thống cung cấp bù nhiệt được xác định bằng phương
pháp thử nghiệm. Nghiên cứu này sử dụng hệ thống đèn hồng ngoại làm hệ
thống cung cấp bù nhiệt, vì vậy, sau khi buồng sấy được hoàn thành, hệ thống
đèn hồng ngoại sẽ được lắp đặt thử nghiệm trong buồng sấy để xác định nhiệt độ
tối đa của không khí trong buồng sấy do hệ thống cấp bù nhiệt tạo ra. Thay đổi
công suất của hệ thống cấp bù nhiệt để đo nhiệt độ tối đa của không khí trong
buồng sấy. Để thực hiện được quá trình sấy khô, thì nhiệt độ tối đa của không
khí trong buồng sấy phải lớn hơn nhiệt độ sấy lựa chọn. Công suất và hệ thống
đèn hồng ngoại được lựa chọn là công suất và hệ thống có thể làm cho nhiệt độ
của không khí trong buồng sấy lớn hơn nhiệt độ cần sấy vật liệu.
(5). Phương pháp thiết kế, xây dựng bản vẽ
Để thực hiện quá trình thiết kế, xây dựng bản vẽ, cần phải xây dựng sơ đồ
nguyên lý của hệ thống. Từ sơ đồ nguyên lý, các trang thiết bị sẽ được lựa chọn,
từ đó hệ thống buồng sấy, khung, chân đỡ và các bộ phận khác sẽ được tính toán
và lựa chọn cho phù hợp. Sau đó các bản vẽ kỹ thuật hoặc mô hình 3D của sản
phẩm sẽ được thiết kế và xây dựng.
(6). Phương pháp chế tạo cơ khí
Hệ thống cơ khí được thi công dựa theo các bản vẽ nguyên lý, thiết kế
bằng cách sử dụng các công cụ, máy móc chuyên dụng, các vật liệu cơ bản được
chọn làm hệ thống là thép và gỗ, tấm tráng bạc cách nhiệt, sơn đen.
(7). Phương pháp xác định yêu cầu công nghệ của hệ thống điều khiển
* Xác định các chế độ làm việc của thiết bị sấy
Hệ thống có thể hoạt động trên 2 chế độ khác nhau:
5


+ Khi không có lưới điện:
Hệ thống hoạt động dựa vào việc thu nhiệt trực tiếp năng lượng mặt trời
và hệ thống cấp bù nhiệt từ nguồn điện, được tích trữ trong ac quy thông qua hệ

thống pin năng lượng mặt trời. Trong trường hợp cường độ ánh sáng đủ lớn,
thiết bị sẽ sử dụng nhiệt chủ yếu từ thiết bị thu nhiệt.
+ Khi có lưới điện:
Hệ thống hoạt động hoàn toàn dựa trên lưới điện như một thiết bị sấy
thông thường.
* Xây dựng chu trình hoạt động và điều khiển
Khởi động hệ thống: Hệ thống thu nhiệt làm việc, hệ thống quạt tuần hoàn
khí sấy làm việc.
Nếu nhiệt độ từ thiết bị thu nhiệt đủ lớn: Lớn hơn hoặc bằng 50 oC (sensor nhiệt
- sensor 1), khi đó quạt gió 01 sẽ khởi động để đẩy hơi nóng từ thiết bị thu nhiệt
lên buồng sấy để sấy sản phẩm sấy.
Thiết bị cấp bù nhiệt (đèn hồng ngoại) hoạt động dựa trên các thông số
của sensor nhiệt (sensor 2). Đèn cấp bù nhiệt giúp nhiệt độ của buồng sấy ổn
định ở 50 oC, Nếu nhiệt độ của buồng sấy nhỏ hơn 50 oC, đèn hồng ngoại sẽ
khởi động để cấp bù nhiệt cho buồng sấy, nếu nhiệt độ của buồng sấy lớn hơn
hoặc bằng 50 oC, đèn sẽ tắt hoặc sáng với cường độ thấp để duy trì nhiệt độ cho
buồng sấy.
Bộ hút ẩm chủ động được đặt ở phía trên của buồng sấy. Bộ hút ẩm sẽ
hoạt động khi sensor ẩm độ (sensor 3) có trị số lớn hơn hoặc bằng 15%. Tốc độ
hút ẩm tăng lên khi trị số độ ẩm tăng lên. Khi độ ẩm nhỏ hơn 15% quá trình hút
ẩm sẽ thực hiện theo quá trình đối lưu tự nhiên. Còi báo hoạt động khi chỉ số độ
ẩm nhỏ hơn hoặc bằng 15%.
(8). Đánh giá độ ổn định nhiệt độ thiết bị sấy
Tiến hành quá trình sấy với các điều kiện tải khác nhau: Sấy không tải, sấy
với vật liệu sấy là củ Kiệu tươi, Dây thìa canh tươi, Củ giềng tươi (đã thái lát). Sau
o
khi gia nhiệt đến nhiệt độ đặt (50 C), tiến hành lấy mẫu đo nhiệt độ của khí sấy.
Quá trình lấy mẫu đo được thự hiện liên tục (30 phút một lần) trong toàn bộ thời
gian sấy. Các kết quả lấy mẫu sẽ được tổng hợp, so sánh và đánh giá.


(9). Phương pháp đánh giá thời gian gia nhiệt ở các điều kiện khác nhau
Thời gian gia nhiệt được thử nghiệm trong nhiều điều kiện khác nhau:
- Khác nhau về công suất của đèn gia nhiệt: 2 mức là 750 W và 1050 W.
- Thử nghiệm được thực hiện trong 2 điều kiện cách nghiệt của buồng
sấy: Cách nhiệt chỉ bằng gỗ ép công nghiệp và cách nhiệt bao gồm cả gỗ ép
công nghiệp và lớp bóng bạc chịu nhiệt.
- Thử nghiệm được thử hiện trong 2 điều kiện tải: Chạy không và sấy 6 kg
giềng tươi (đã thái lát).
6


- Thử nghiệm được thực hiện với 3 chế độ thoát ẩm khác nhau: Thoát ẩm
tự nhiên, thoát ẩm với tốc độ quạt tối đa, thoát ẩm chủ động (đến 49 oC quạt
thoát ẩm hoạt động, tốc độ quạt tỉ lệ thuận với độ ẩm của khí sấy).
(10). Phương pháp dánh giá về sự ảnh hưởng của chế độ thoát ẩm đến kết quả sấy

Thử nghiệm này được xác định ở điều kiện công suất của hệ thống đèn
hồng ngoại được sử dụng là: 1050 W, cách nhiệt buồng sấy bao gồm hai lớp là
lớp gỗ ép công nghiệp bên ngoài và lớp bóng bạc cách nhiệt bên trong. Vật liệu
sấy là 6 kg giềng tươi, được sấy khô đến độ ẩm của không khí không thay đổi.
Mỗi lần thử nghiệm, vật liệu sấy được phun một lượng nước như nhau để đảm
bảo điều kiện bắt đầu thử nghiệm với các thử nghiệm như nhau. Các thử nghiệm
được tiến hành ở 4 chế độ thoát ẩm: Thoát ẩm tự nhiên (quạt không chạy), thoát
ẩm với tốc độ quạt tối đa, thoát ẩm chủ động với tốc độ quạt biến thiên khi độ
ẩm không khí sấy biến thiên từ 30 % đến 100 % và thoát ẩm chủ động với tốc độ
quạt biến thiên khi độ ẩm không khí sấy biến thiên từ 150 % đến 60 %. Quá
trình lấy mẫu giá trị đo của nhiệt độ và độ ẩm khí sấy được tiến hành 1 lần mỗi
giờ, quá trình lấy mẫu kết thúc khi độ ẩm của không khí sấy không thay đổi
trong nhiều giờ. Các dữ liệu về nhiệt độ và độ ẩm của không khí sấy sẽ được
thống kê, tổng hợp và đánh giá.

F. ĐIỂM MỚI CỦA ĐỀ TÀI
Thiết bị được chế tạo thành công đã khắc phục được hầu hết các nhược
điểm mà các thiết bị sấy điện, sấy năng lượng mặt trời hiện nay đang có. Đó là:
(1) Tiết kiệm năng lượng nhờ tận dụng nguồn năng lượng mặt trời.
(2) Có thể sử dụng tích hợp các nguồn năng lượng khác nhau (cả điện lưới,
điện lưu trữ trong Ác quy thông qua hệ thống pin năng lượng mặt trời,
đồng thời có thể sử dụng nguồn nhiệt trực tiếp từ năng lượng mặt trời.
Điều này giúp thiết bị có thể được sử dụng ở nhiều điều kiện khác nhau
(khi có điện lưới, khi có ánh sáng mặt trời, và kể cả khí không có điện
lưới, không có ánh sáng mặt trời).
(3) Độ chính xác và tuổi thọ của thiết bị được cải thiện nhờ việc ứng dụng kỹ
thuật điều khiển PID (điều khiển ba khâu: tỉ lệ (Proportional), tích phân
(Integral) và đạo hàm (Derivative)), khác với các thiết bị hiện nay thường
là điều khiển ON/OFF (Đóng/Mở).
(4) Thiết bị có thể sử dụng với nhiều loại vật liệu sấy khác nhau như nông
sản, thảo dược, …
(5) Thiết bị được chế tạo ở dạng mô đun nên có tính linh hoặt trong sử dụng,
đồng thời phù hợp với nhiều vùng miền, với khả năng đầu tư khác nhau.
(6) Vật liệu để chế tạo thiết bị khá linh động: Gỗ, tôn, sắt, …..

7


PHẦN II. KẾT QUẢ
1. Kết quả thiết kế nguyên lý làm việc của hệ thống

Mặt cắt dọc thiết bị
Mặt cắt ngang thiết bị

Hình 2. Sơ đồ nguyên lý thiết bị sấy

Thiết bị sấy được thiết kế dựa trên ý tưởng vừa sử dụng trực tiếp năng lượng
mặt trời (hấp thụ nhiệt chủ động) vừa có thể sử dụng nguồn điện cấp cho hệ thống
đèn hồng ngoại để gia nhiệt cho hệ thống. Vì vậy, sơ đồ nguyên lý được lựa chọn
và thiết kế ở hình 2. Buồng thu nhiệt từ năng lượng mặt trời (1) có dạng hình hộp
chữ nhật được phân ra thành 3 ngăn, giữa các ngăn có khe (11) để lưu thông khí
nóng. Bên trong buồng có lắp tấm kẽm dẹt được uốn cong theo hình sóng nước
nhằm mục đích tăng diện tích tiếp xúc của tấm kẽm với ánh sáng mặt trời. Không
khí ở bên trong buồng thu nhiệt sau khi bị đốt nóng được lưu thông (2) cưỡng bức
bởi quạt một chiều (4) đi vào bên trong buồng sấy (7) thông qua khe dẫn khí (3).
Khí nóng bên trong buồng sấy (17) được lưu thông liên tục bởi quạt gió xuay chiều
(5) đảm bảo cho nhiệt độ bên trong buồng sấy đảm bảo tính đồng đều.

Vỏ buồng sấy (15) được làm từ gỗ được đệm một lớp bóng bạc chịu nhiệt
(14) bên trong với mục đích giữ cho ánh sáng hồng ngoại phát ra từ các đèn
hồng ngoại cấp nhiệt bổ sung (6) ở lại trong buồng sấy và không bị khuếch tán
ra bên ngoài. Ở thành trong buồng sấy có những gờ (8) đỡ giá để nguyên liệu.
Hơi nước thoát ra từ nguyên liệu sấy sẽ được thoát qua khe (12) ra ngoài theo
đường (18) và được thoát tăng cường bởi quạt một chiều (9), bộ phận mũ chụp
(10) đảm bảo cho độ ẩm từ buồng sấy được thoát đều ra hai phía. Buồng sấy
được cố định và nâng đỡ bởi hệ thống chân đỡ (16), đồng thời hệ thống chân đỡ
8


cũng có tác dụng làm cho buồng thu nhiệt tạo một góc nghiêng cố định với
phương nằm ngang, giúp cho khí nóng vẫn lưu thông tự nhiên được vào buồng
sấy trong trường hợp không sử dụng quạt thổi khí nóng cưỡng bức.
2. Kết quả nghiên cứu tính toán chọn các thông số cơ bản cho thiết bị sấy
điều kiện sấy khuyến cáo đối với một số loại nông sản, thảo dược được
thống kế trong bảng 4.1. Từ bảng trên ta thấy rằng các loại nông sản, thảo dược
phổ biến được sấy ở khoảng nhiệt độ là từ 40 oC đến 55 oC. Vì vậy, các thông số

cơ bản được chọn trong thiết kế thiết bị sấy quy mô nhỏ đó là:
- Nhiệt độ sấy của thiết bị: Từ 40 oC đến 55 oC.
- Dung tích của buồng sấy là: 0,7 x 0,7 x 0,5 = 0,245 m3.
- Số khay sấy là: 4 khay.
- Công suất của hệ thống cấp bù nhiệt: Từ 750 W đến 1000 W.
- Công suất của quạt tuần hoàn gió là: 40 W (Xoay chiều).
- Công suất của quạt thoát ẩm là: 15 W (Một chiều).
- Công suất của pin năng lượng mặt trời là: 300 W.
- Thông số của bình ắc quy là: 24V-120Ah
- Công suất của bộ nghịch lưu DC-AC: 1000 VA.
3. Kết quả thiết kế, chế tạo thiết bị sấy
Sử dụng các phần mềm thiết kế như Solidworks, thiết bị đã được thiết kế,
được gia công chế tạo và được mô tả như ở hình 3, 4. Bao gồm các mô đun và
các thiết bị kèm theo như:
(1) Mô đun thu nhiệt từ năng lượng mặt trời.
(2) Mô đun buồng sấy.
(3) Mô đun bộ hút ẩm chủ động.
(4) Ống dẫn nhiệt.
(5) Mô đun chân đế.
(6) Mô đun hệ thống điều khiển
(7) Tấm kẽm thu nhiệt.
Và bộ thu, tích điện năng từ năng lượng mặt trời, đồng thời phát điện
chạy hệ thống khi không có điện lưới được mô tả ở hình 5.

9


Hình 3. Bản thiết kế 3D thiết bị

Hình 4. Thiết bị hoàn thiện

10


* Hệ thống chuyển hóa quang năng thành điện năng
Sử dụng tấm pin mặt trời công suất 300W, kích thước 1961 x 995 x 40
mm (hình 5).

Pin mặt trời công suất 300W

Inverter Sanshun

Ắc quy JS 12V-120Ah

Hình 5. Hệ thống thu cấp điện từ pin mặt trời
* Thiết bị dự trữ năng lượng điện
Sử dụng bình ắc quy JS 12V-120Ah (hình 5).
* Bộ nghịch lưu DC-AC
Sử dụng Inverter Sanshun có công suất 1000VA (hình 5), ngoài khả năng
chuyển đổi nguồn điện một chiều thành nguồn điện xuay chiều dạng hình sin
khá chuẩn, cung cấp hai ngõ ra xuay chiều với mức điện áp khác nhau: 110V và
220V, thiết bị còn có chế độ sạc cho ắc quy từ điện lưới, thiết bị có khả năng sạc
được đầy điện cho ắc quy có dung lượng lên đến 200 Ah.
4. Kết quả chảy thử và đánh giá thử nghiệm
a. Đánh giá độ ổn định nhiệt độ thiết bị sấy
Cho hệ thống vận hành không tải liên tục trong thời gian 10 giờ đồng hồ
tiến hành lấy mẫu nhiệt độ trong buồng sấy (hiển thị trên màn hình báo nhiệt độ,
độ ẩm Prosens) với tần suất lấy mẫu là 30 phút 1 lần, sau đó so sánh mẫu thu
được với giá trị đặt (Setpoint, 50 oC) để xác định sai số nhiệt độ điều khiển, tỉ lệ
11



% sai số so với giá trị đặt. Các thử nghiệm được thực hiện với các điều kiện sấy
khác nhau: Sấy không tải, sấy với tải lại củ Kiệu tươi, sấy với tải là dây thìa
canh tươi, sấy với tải là riềng tươi (đã thái lát). Kết quá đánh giá sự ổn định của
nhiệt độ sấy được mô tả trên đồ thị ở hình 6. Kết quả trên đồ thị chỉ ra rằng, dù
thực hiện chế độ sấy với điều kiện tải khác nhau, tuy nhiên dường như nhiệt độ
của khí sấy tương đối ổn định quanh vị trị đặt là T = 50 oC, với độ lệch nhỏ hơn
0,5 oC.

Hình 6. Đánh giá tính ổn định điều khiển
nhiệt b. Đánh giá thời gian gia nhiệt ở các điều kiện khác
nhau
Kết quả đánh giá thời gian gia nhiệt được thống kê ở bảng 2. Kết quả chỉ
ra rằng: Với công suất của bộ phận cấp bù nhiệt là 750 W, thời gian gia nhiệt khá
lâu (lớn hơn 30 phút), điều này có anh hưởng đến chất lượng không khí sấy cũng
như khả năng điều khiển ổn định nhiệt độ khí sấy. Khi nâng công suất hệ thống
cấp bù lên 1050 W, thời gian gia nhiệt đã giảm xuống đáng kể (khoảng 12 phút),
khoảng thời gian này có thể chấp nhận được trong sản xuất công nghiệp. Như
vậy: Sử dụng công suất của hệ thống cấp bù nhiệt là 1050 W đáp ứng được yêu
cầu về thời gian gia nhiệt đối với thiết bị sấy.
Khi so sánh thời gian gia nhiệt trong 2 điều kiện về cách nhiệt của buồng
sấy là: Chỉ gồm 1 lớp gỗ ép công nghiệp và gồm 1 lớp gỗ công nghiệp + 1 lớp
bóng bạc chịu nhiệt, kết quả thể hiện rõ ràng rằng: Khi thùng sấy có hai lớp cách
nhiệt, thời gian gia nhiệt giảm đi rất nhiều (khoảng 15 phút) so với khi chỉ dùng
một lớp cách nhiệt là gỗ ép công nghiệp. Vì vậy, khi hoàn thiện thiết bị sấy cần
đảm bảo điều kiện cách nhiệt bao gồm một lớp gỗ ép công nghiệp bên ngoài và
một lớp bóng bạc cách nhiệt bên trong của thùng sấy.
12



Bảng 2. Kết quả đánh giá thời gian gia nhiệt

Thử

Điều kiện

Điều kiện

Điều

nghiệm

năng lượng

cách nhiệt

kiện tải

1
2
3

Cách nhiệt
thông thường
bằng gỗ công
nghiệp

4
5
6

7

Không
tải

Tải 6 kg
Riềng
tươi

Sử dụng 2
đèn với công
suất 750 W

8
Cách nhiệt
thông thường
bằng gỗ công
nghiệp và lớp
bóng bạc
cách nhiệt

9
10
11
12

Không
tải

Tải 6 kg

Riềng
tươi

13
14
15

Cách nhiệt
thông thường
bằng gỗ công
nghiệp

16
17
18
19

22
23
24

Tải 6 kg
Riềng
tươi

Sử dụng 4
đèn với công
suất 1050 W

20

21

Không
tải

Cách nhiệt
thông thường
bằng gỗ công
nghiệp và lớp
bóng bạc
cách nhiệt

Không
tải

Tải 6 kg
Riềng
tươi

Thời
Điều kiện thoát ẩm

Thoát ẩm tự nhiên
Quạt thoát ẩm chạy hết
công suất

gian gia
nhiệt TB
30
50


o

Đến 49 C quạt chạy,

công suất quạt tỉ lệ thuật
với độ ẩm
Thoát ẩm tự nhiên
Quạt thoát ẩm chạy hết
công suất

31
40
70

o

Đến 49 C quạt chạy,

công suất quạt tỉ lệ thuật
với độ ẩm
Thoát ẩm tự nhiên
Quạt thoát ẩm chạy hết
công suất

42
15
20

o


Đến 49 C quạt chạy,

công suất quạt tỉ lệ thuật
với độ ẩm
Thoát ẩm tự nhiên
Quạt thoát ẩm chạy hết
công suất

16
20
32

o

Đến 49 C quạt chạy,

công suất quạt tỉ lệ thuật
với độ ẩm
Thoát ẩm tự nhiên
Quạt thoát ẩm chạy hết
công suất

22
13
15

o

Đến 49 C quạt chạy,


công suất quạt tỉ lệ thuật
với độ ẩm
Thoát ẩm tự nhiên
Quạt thoát ẩm chạy hết
công suất

12
17
25

o

Đến 49 C quạt chạy,

công suất quạt tỉ lệ thuật
với độ ẩm
Thoát ẩm tự nhiên
Quạt thoát ẩm chạy hết
công suất

19
8
15

o

Đến 49 C quạt chạy,

công suất quạt tỉ lệ thuật

với độ ẩm
Thoát ẩm tự nhiên
Quạt thoát ẩm chạy hết

công suất

9
11
18

o

Đến 49 C quạt chạy,

công suất quạt tỉ lệ thuật
với độ ẩm

12

Khi so sánh thời gian gia nhiệt khi thoát ẩm bằng ba phương pháp: Thoát
ẩm tự nhiên, thoát ẩm với công suất quạt tối đa, thoát ẩm với trường hợp quạt
13


hoạt động khi nhiệt độ khí sấy là 49 oC (gần nhiệt độ đặt) và công suất quạt chủ
động thay đổi tỉ lệ thuận với độ ẩm của khí sấy: Kết quả chỉ ra rằng, thời gian
gia nhiệt khi thoát ẩm tự nhiên là nhanh nhất, khi quạt thoát ẩm với công suất tối
đa là lâu nhất, và trường hợp chủ động thì thời gian gia nhiệt nhanh gần bằng
thoát ẩm tự nhiên. Tuy nhiên, việc thoát ẩm chủ động kiểm soát tốt độ ẩm của
không khí sấy, chính vị vậy, chế độ thoát ẩm chủ động nên được áp dụng khi

thiết kế, chế tạo thiết bị sấy.
c. Đánh giá về sự ảnh hưởng của chế độ thoát ẩm đến kết quả sấy
Kết quả đánh giá sự ảnh hưởng của chế độ thoát ẩm đến kết quả sấy
(sự thoát ẩm và thời gian đạt đến độ ẩm ổn định), được thống kê trong bảng 4.5
và được thể hiện ở biểu đồ hình 7.

Hình 7. Biểu đồ thay đổi nhiệt độ và độ ẩm của khí sấy
Kết quả từ biểu đồ hình 7 chỉ ra rằng, trong điều kiện thoát ẩm chủ động
(công suất của quạt biến đổi khi độ ẩm của không khí sấy thay đổi từ 15% đến
60%), cho hiệu quả sấy tốt nhất.

14


PHẦN III. KẾT LUẬN
Qua quá trình nghiên cứu, chế tạo, chạy thử đề tài được tổng kết với một
số kết luận sau đây:
- Đề tài đã được thực hiện thành công. Thiết bị sấy sử dụng năng lượng
mặt trời, tích hợp với hệ thống cấp bù và điều khiển ổn định nhiệt đã được thiết
kế chế tạo thành công.
- Thiết bị sấy được chế tạo hoạt động ổn định, đáp ứng các yêu cầu trong
sấy nông sản, thảo dược. Với nhiệt độ sấy từ: 40 oC đến 55 oC, dung dung tích
sấy là: 0.245 m3, tổng công suất tiêu thụ điện khi sử dụng hoàn toàn bằng năng
lượng điện là: 1100 W.
- Thiết bị sấy có thể dùng được trong những điều kiện đầy đủ ánh sáng
mặt trời, cũng như khi thiếu ánh sáng mặt trời thông qua hệ thống cấp bù bằng
đèn hồng ngoại.
- Thiết bị sấy có thể được sử dụng với nhiều loại nông sản, thảo dược
khác nhau.
- Thời gian gia nhiệt trung bình của thiết bị sấy là: 12 phút.

- Độ chính xác khi điều khiển nhiệt độ của khí sấy thấp nhất là: 99,2 %.
- Sản phẩm sấy có chất lượng đồng đều nhau tại mỗi mẻ sấy và giữa các
mẻ sấy nhờ hệ thống tuần hoàn khí sấy và hệ thống giám sát nhiệt độ, độ ẩm của
không khí sấy.
- Thiết bị đã được chạy thử nghiệm và cải tiến một số điểm còn hạn chế,
đảm bảo thiết bị sấy hoạt động tối ưu nhất có thể.
PHẦN IV. TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Waewsak, J.; Chindaruksa, S.; and Punlek, C, A mathematical modeling
study of hot air drying for some agricultural products.Thammasat Int. J. Sci.
Technol. 11(1): 14-20, 2006.
[2] Akinola, A.O.; and Fapetu, O.P, Energetic Analysis of a Mixed-Mode Solar
Dryer. J. Engin. Appl. Sci. 1: 205-10, 2006.
[3] Hoàng Dương Hùng, Năng lượng Mặt trời lý thuyết và ứng dụng. Nhà xuất
bản khoa học và kỹ thuật, 2007.
[4] Hoàng Dương Hùng và Mai Vinh Hòa, Nghiên cứu hệ thống tích trữ năng
lượng nhiệt mặt trời, Tạp chí KHCN Đại học Đà Nẵng, 2010.
[5]. Nguyễn Văn May, Giáo trính kỹ thuật sấy nông sản thực phẩm, NXB Khoa
học kỹ thuật Hà Nội, 2007.

15