Đề tài Ứng dụng công nghệ sấy lạnh trong công nghiệp chế biến rau quả Việt Nam

đó đi qua dàn nóng sẽ sấy khô vật liệu. Hình 4.1: Sơ đồ nguyên lý bơm nhiệt sử dụng trong máy sấy lạnh Mô hình máy sấy lạnh sử dụng bơm nhiệt được chế tạo tại Trường Đại học Công Nghiệp Tp Hồ Chí Minh 1: Máy nén 2: Dàn nóng 3: Khay để liệu 4: Bảng điều khiển 5: Dàn lạnh 6: Quạt 7: Tấm chắn 8: Khay đựng nước ngưng Hình 4.2: Mô hình máy sấy lạnh sử dụng bơm nhiệt Đồ thị biểu diễn hoạt động máy sấy lạnh trên đồ thị không khí ẩm T-D 3-4: Quá trình làm lạnh tác nhân sấy đến nhiệt độ đọng sương. Điểm (0) là trạng thái không khí ở điều kiện môi trường, điểm (4) là trạng thái không khí trong thiết bị bay hơi, lúc bắt đầu giảm ẩm. 4-1: Quá trình tách ẩm. Điểm (1) là trạng thái không khí ở cuối giai đoạn giảm ẩm. 1-2: Quá trình gia nhiệt tác nhân sấy đến nhiệt độ sấy. Điểm (2) là trạng thái không khí nóng trước khi vào buồng sấy. 2-3: Quá trình sấy. Tác nhân sấy có độ ẩm thấp đươc thổi qua vật liệu sấy sẽ thoát ẩm ra từ vật liệu và mang ra khỏi buồng sấy. Điểm (3) là trạng thái không khí sau buồng sấy. Có hai phương pháp tính toán: a) Trường hợp tác nhân sấy hồi lưu hoàn toàn Hình 4.3 Đồ thị t-d chế độ sấy hồi lưu hoàn toàn Kiểu sấy hồi lưu hoàn toàn sử dụng Heat pump dryer, tác nhân sấy sau khí đi qua buồng sấy (trạng thái 4 được quạt hút trở về theo đường ống hồi lưu , sau đó qua dàn lạnh 5 giảm nhiệt độ đến nhiệt độ t2 (trạng thái 2) và đến nhiệt độ t3 (trạng thái 3), tại đây lượng nước ngưng tụ sẽ được dẫn ra ngoài. Tác nhân sấy sau khi tách ẩm tiếp tục đi qua dàn nóng 2, nâng nhiệt độ lên t4 (trạng thái 4), rồi đi qua buồng sấy, thực hiện quá trình sấy. Quá trình sấy lý thuyết được trình bày trên giản đồ t-d như sau: 3-4: Quá trình làm lạnh tác nhân sấy đến nhiệt độ đọng sương. Điểm (3) là trạng thái không khí sau khi đi qua buồng sấy được hồi lưu hoàn toàn, điểm (4) trạng thái không khí trong thiết bị bay hơi, lúc bắt đầu giảm ẩm. 4-1: Quá trình tách ẩm. Điểm (1) là trạng thái không khí cuối giai đoạn tách ẩm. 1-2: Quá trình gia nhiệt tác nhân sấy đến nhiệt độ sấy. Điểm (2) là trạng thái không khí nóng trước khi vào buồng sấy. 2-3: Quá trình sấy. Tác nhân sấy có ẩm độ thấp được thổi qua vật liệu sấy sẽ nhận ẩm thoát ra từ vật liệu và mang ra khỏi buồng sấy. Hình 4.4: Đồ thị I-d chế độ sấy hồi lưu hoàn toàn Xác định thông số của các điểm nút trên đồ thị quá trình sấy Điểm 0 (Môi trường bên ngoài) Nhiệt độ t0= 270C được chọn theo nhiệt độ trung bình của khu vực Thành Phố Hồ Chí Minh hằng năm. Độ ẩm tương đối φ0 = 80% Phân áp suất hơi bão hòa của nước Dung ẩm của không khí (Lấy giá trị Pa = 0,993 bar) Entanpy của không khí ẩm I0 = 1,0048.t0 + d0(2500 +1,842.t0) = 1,0048.27 + 0,0183(2500 + 1,842.27)= 73,8 kJ/kg.kk Từ các thông số nhiệt độ và độ ẩm không khí ngoài trời, sử dụng đồ thị I-d ta xác định được ts =24,50 C (Từ điểm O (270C, 86%) dóng đường d=const cắt đường φ=100%, ta xác định được ts) 2) Điểm 1 : Trạng thái không khí sau dàn lạnh Nhiệt độ : t1 = 8 0C. Độ ẩm tương đối vì tác nhân sấy đến dàn lạnh ngưng tụ ẩm nên tác nhân sấy ở trạng thái bão hòa nên chọn = 100%. Phân áp suất bão hoà: Dung ẩm của không khí: Entanpi: Thay các thông số của điểm 1 vào công thức ta có: I1 = 1,0048.t1 + d1(2500 +1,842.t1) = 1,0048.8 + 0,00678.(2500 + 1,842.8) = 25,1 kJ/kgkk 3) Điểm 2 : Tác nhân sấy được gia nhiệt (trạng thái không khí sau dàn nóng) Nhiệt độ: t2 = 350C. Phân áp suất bão hoà: Dung ẩm : Do quá trình 1-2 là quá trình gia nhiệt tác nhân sấy thông qua dàn nóng của bơm nhiệt nên : d1 = d2 = 0,00678 kg/kgkk Entanpy : I2 = 1,0048.t2 + d2(2500 +1,842.t2) = 1,0048.35 + 0,00678.(2500 + 1,842.35) = 52,6 kJ/kgkk Độ ẩm tương đối: = = 0,192 = 19,2 % 4) Điểm 3 Nhiệt độ: để tránh hiện tượng đọng sương trong buồng sấy ta phải chọn nhiệt độ t3 > ts . Do vậy ta chọn t3 = 260C. Entanpy : I3 = I2 = 52,6 kJ/kgkk Phân áp suất hơi bão hòa Dung ẩm : 5) Điểm 4 Độ ẩm: = 100%. Dung ẩm: d4 = d3 = 0,0104 kg/kgkk Phân áp suất bão hoà: Pb4 = = = 0,0164 bar Nhiệt độ: t4 = = = 14,4 0C Entanpi: I4 = 1,0048.t4 + d4(2500 +1,842.t4) = 1,004.14,4 + 0,0104(2500 + 1,842.14,4) = 40,7 kJ/kgkk Tính toán tốc độ sấy và thời gian sấy Theo yêu cầu của đề tài ta lựa chọn vật liệu sấy là Cà rốt, Các thông số vật lý của Cà rốt. Độ ẩm đầu vào ω1 = 88,7% Độ ẩm cuối ω2 = 12% - 14%. Ở đây ta chọn độ ẩm trung bình của sản phẩm ω2 = 13%. Khối lượng riêng Hệ số truyền nhiệt Khối lượng sản phẩm trong một mẻ sấy theo thực nghiệm 7 kg/mẻ Ta có G2 = 7 kg/mẻ G1 = kg/mẻ Tốc độ sấy đẳng tốc Chọn vận tốc tác nhân sấy v =2,5m/s <5 m/s. Theo tài liệu ta có hệ số trao đổi nhiệt đối lưu : Mật độ dòng nhiệt Với : nhiệt độ tác nhân sấy, = 350C : nhiệt độ bề mặt vật liệu = tư= 24,50C hay 626400 kJ/m2h Cường độ bay hơi ẩm trên bề mặt vật liệu: Với r là nhiệt ẩn hóa hơi (theo giá trị áp suất) Với p=0,03166 bar thì ta có r =2442 (kj/kg) Tốc độ sấy đẳng tốc: Với : khối lượng riêng của Cà rốt, ==1035 (kg/m3) R: phân nửa kích thước vật liệu sấy Theo thực nghiệm khảo sát lấy R=2,5 mm Thời gian đốt nóng vật liệu: F0 chuẩn số Fure F0 = 1,6 R= 2,5.10-3 m a -hệ số dẫn nhiệt của vật liệu Trong đó: λ= 0,55 (w/m2K), ρ = 1035 (kg/m3), Cv = 3,87 (kJ/kgK) Thời gian sấy đẳng tốc Độ ẩm cân bằng ωcb=5 % (dựa trên thực nghiệm ta xác định độ ẩm cân bằng) ωd độ ẩm ban đầu cuả vật liệu ωd = 88,7% ωkx độ ẩm tới hạn của vật liệu ẩm Thời gian sấy giảm tốc Với ωd = 88,7 % Trong đó: ω2= 13 % Tổng thời gian sấy: Στ = τ0 + τ1 + τ2 = 0,073 + 3,47 +20,8 = 24,3 (h) Tính toán nhiệt quá trình Xác định lượng ẩm bốc hơi Dựa vào các thông số vật lý, các giá trị ẩm đầu vào nguyên liệu và ẩm đầu ra của sản phẩm ta xác định: Khối lượng sản phẩm trong một mẻ là 7 kg/mẻ Ta có G2 = 7 kg/mẻ G1 = (kg/mẻ) Như vậy ta có tỉ lệ thành phẩm là 1: 8 Lượng ẩm bốc hơi trong một mẻ sấy là: (kg/mẻ) Thời gian sấy chọn τ = 24,3 (h) theo kết quả tính toán ở trên Lượng ẩm bay hơi trong 1 giờ (kg/h) 2. Lượng không khí khô cần thiết để làm bay hơi 1 kg ẩm Lưu lượng không khí khô tuần hoàn trong quá trình sấy Llt = W.l0 = 46,9.276,24 = 12955,7 kgkk/mẻ 3. Nhiệt lượng dàn nóng cung cấp cho quá trình sấy để làm bay hơi 1 kg ẩm qlt = = = 7596,7 kJ/kga Nhiệt lượng dàn nóng cung cấp để sấy 1 mẻ: Qlt = W.qlt = 46,9.7596,7 = 356285 kJ Năng lượng tiêu hao cho quá trình sấy: Q0 lt = kW Lượng ẩm ngưng tụ: dlt = d3 –d2 = 0,0104 – 0,00678 = 0,00362 kga 4. Lượng nhiệt thu được từ ngưng tụ 1kg ẩm qll lt = l0.(I3 – I1) = 276,24.(52,6 – 25,1) = 7596,6 J/kga Lượng nhiệt dàn lạnh thu được: Qll lt = W.qll lt = 46,9.7596,6 = 356280,5 kJ Tính toán kích thước buồng sấy Vật liệu sấy là Cà rốt, do tính chất của vật liệu sấy không thể sử dụng phương pháp sấy động ảnh hưởng nhiều đến chất lượng, màu sắc của sản phẩm, do đó ta lựa chọn phương pháp sấy tĩnh. Thể tích buồng sấy: Các kích thước cơ bản là: Chiều dài L, chiều rộng B, chiều cao H. Trong đó, chiều dài L xác định theo thời gian sấy và năng suất sấy. Đối với thiết bị sấy buồng chiều dài xác định theo yêu cầu duy trì chế độ sấy đồng đều. Chiều dài càng lớn, chế độ sấy càng kém đồng đều nhưng càng tận dụng được nhiệt của môi chất. Vì vậy cần chọn hợp lý, tiết diện buồng F= B x H, m2 được xác định theo điều kiện thông gió. Năng suất buồng sấy: G1 = 53,9 kg/mẻ Thể tích buồng sấy: Thể tích hữu dụng Vh = , m3 Trong đó: : Khối lượng riêng của vật liệu sấy, = 1035 kg/m3 KV: Hệ số điền đầy. KV = (0,40,5). Ta chọn KV = 0,4 Thay vào ta tính được Thể tích toàn bộ buồng sấy: V = Vh + V, m3 Trong đó: V - Thể tích của các khảng trống của kênh gió và các không gian đặt quạt và các thiết bị sấy, m3. Theo kinh nghiệm ta chọn V= (30 40%)V. Ta chọn V = 0,4.V = 0,4.0,13 = 0,052 m3 Vậy thể tích buồng sấy là: V = 0,182 m3 Với V đã tính toán được, ta chọn các kích thước của buồng sấy: Dài Rộng Cao là: LBH = 0,750,70,35 (m3) Xây dựng quá trình sấy thực tế trên đồ thị I-d L, I 1 , d 1 G cv. C vc .t m2 Q 5 G 2 .C m .t m2 (G 2 C n +WC m ). t m1 THIẾT BỊ SẤY Q Q bs L, I 3' , d 3' G vc. C vc .t m1 4.3.1 Cân bằng nhiệt cho quá trình sấy thực tế Phương trình cân bằng nhiệt cho thiết bị sấy: Q + Qbs + WCntm1 + G2Cmtm1 + LI1 + Gvc.Cvctm1 = G2Cmtm2 + Q5 + LI3 + Gvc.Cvc.tm2 Q + Qbs = L(I3 – I1) + G2Cm(tm2 – tm1) + Q5 – WCn.tm1 + Gvc.Cvc.(tm2 – tm1) Q + Qbs = Q2 + Qm + Q5 + Q1 + Qvc (*) Trong đó : Q - Nhiệt lượng cung cấp để gia nhiệt tác nhân sấy Qbs - Nhiệt lượng bổ sung Do không dùng thiết bị gia nhiệt cho không khí sau dàn nóng nên Qbs = 0 Q1 = - WCmtm1 - Nhiệt hữu ích do ẩm mang vào G2Cm.(tm2 – tm1) = Qm - Nhiệt lượng tổn thất do vật liệu sấy mang ra Q5 - Nhiệt tổn thất ra môi trường theo kết cấu bao che Gvc.Cvc.(tm2 – tm1) = Qvc - Nhiệt lượng tổn thất theo thiết bị vận chuyển Q2 = L(I3 – I1) - Nhiệt tổn thất do tác nhân sấy Chia 2 vế (*) cho W và bỏ qua Qbs Ta có: q = q1 + q2 + qvc + q5 + qm Mà q = l(I3 - I1) hay q = l(I3 – I1) = l(I3 – I1) + qv +q5 – Cntm1 Hay q = l(I3 – I1) = Cntm1 - ( qvc + q5 + qm) Đặt Cntm1 - (qvc + q5 + qm) = D - Tổn thất nhiệt để làm bay hơi 1 kg ẩm. Suy ra l(I3 – I1) = D hay I3 = I1 + D/l ∆= nhiệt lượng bổ sung – nhiệt lượng tổn thất chung 4.3.2 Tính toán tổn thất nhiệt ∆ a) Tính nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che ra môi trường Nhiệt độ bên ngoài buồng sấy: tf = t0 = 27 0C Nhiệt độ bên trong buồng sấy: tf2 = Buồng sấy có tường làm bằng thép có chiều dày 3 mm. Tra bảng phụ lục, ta có hệ số dẫn nhiệt l = 46 W/mK Nhiệt tổn thất ra môi trường được tính theo công thức Q5 = K.F.Dt , (W) Trong đó: F - Diện tích xung quanh của buồng sấy, m2 Buồng sấy là hình hộp có các thông số: LBH = 0,750,70,35 (m3). Ta tính tổng diện tích xung quanh của buồng sấy: F = 2(L.B + L.H + B.H) = 2(0,75.0,7 + 0,75.0,35 + 0,7.0,35) = 2,065 (m2) Dt - Độ chênh nhiệt độ bên trong và bên ngoài buồng sấy , 0C Dt = tf2 - tf1 = 30,5 – 27 = 3,5 0C K - Hệ số truyền nhiệt , W/m2K K = Với: a1, a2 - hệ số toả nhiệt từ tác nhân sấy đến vách trong buồng sấy và hệ số toả nhiệt từ vách ngoài tới không khí bên ngoài , W/m2K. Để xác định a1, a2 ta dùng phương pháp lặp Giả thiết tw1 = 34,4 0C (nhiệt độ vách trong của tường ), ta có phương trình cân bằng nhiệt: q = a1(tf1 -tw1) = (tw1-tw2) = a2(tw2 - tf2) Với tốc độ tác nhân sấy trong buồng sấy đã chọn = 2,5 m/s (tốc độ không khí < 5 m/s) nên ta có: Hệ số toả nhiệt a1 được xác định theo công thức kinh nghiệm sau: a1 = 6,15 + 4,17. = 6,15 + 4,17.2,5 = 16,6 W/m2K Vậy mật độ dòng nhiệt truyền qua q = a1(tf1 - tw1) = 16,6 (35 – 34,5 ) = 8,3 (W/m2) Nhiệt độ vách ngoài tường được xác định theo công thức: tw2 = tw1 - q. = 34,5 – 8,3. = 34,49 0C Nhiệt độ định tính: Tra bảng thông số không khí với tm = 30,75 0C ta có các thông số sau: l = 2,67.10-2 W/m2K; g = 18,64.10-6 m2/s; Pr = 0,7 - Tiêu chuẩn Grashoft : Gr = Ta có Gr.Pr = 0,70.1,508.108 = 1,06.108 thuộc khoảng (2.107 – 1.1013) => Ta có: C = 0,135, n = 0,33 - Công thức tính Nusselt: Nu = C= 0,135.(1,06.108)0,33 = 60,07 - Hệ số toả nhiệt: Suy ra q’ = a2(tw2 - tf2) = 2,13.(34,5 -30,5) = 8,52 W/m2 - So sánh q và q’ Sai số này rất nhỏ nên các kết quả tính trên có thể chấp nhận được Vậy, hệ số truyền nhiệt: K = Hay - Nhiệt tổn thất ra môi trường trong 1giây là Q5 = 1,9.0,245.3,5 = 1,63 J/s - Nhiệt tổn thất ra môi trường trong quá trình sấy: Q5 = 1,63.24,3.3600 =142,6 kJ Vậy * Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi qm Qm = G2.Cm(tm2 – tm1), kJ Trong đó: Cm = 3,87 kJ/kgK – Nhiệt dung riêng của Tỏi Nhiệt độ vật liệu sấy vào: tm1 = t0 = 27 0C Nhiệt độ vật liệu sấy ra: tm2 = tf2 = 30,5 0C Vậy nhiệt tổn thất do vật liệu sấy mang đi: Qm= 7.3,87.(30,5– 27) = 94,8 kJ Suy ra: * Tổn thất nhiệt để làm nóng khay sấy qvc Khay sấy được làm bằng nhôm có bề dày 3,5 mm. Ta có thông số của nhôm là: CAl = 0,86 kJ/kg; = 2700 kg/m3. Với diện tích đã tính toán, ta chọn khay sấy có F = LB = 070,35 = 0,245 m2. Số khay sấy là n = 5 khay. Vậy tổng diện tích khay sấy là Fk = F.n = 0,245.5 = 1,225 m2 Khối lượng nhôm để làm khay sấy GAl = V. = Fk.. = 1,225.0,0035.2700 = 11,6 kg Nhiệt tổn thất Qvc = GAl.CAl(tm2 – tm1) = 11,6.0,86.(30,5–27) = 35 kJ Vậy * Nhiệt hữu ích do ẩm mang vào q1 q1 = - Cn.tm1 Trong đó: Cn - Nhiệt dung riêng của nước, Cn = 4,18 kJ/kgaK Vậy: q1 = - 4,18.27 = -112,9 kJ/kga Ta có: Δ =112,9 – (3,04 + 2,02 + 0,7) = 107,14 kJ/kga ∆ > 0. Quá trình sấy thuộc dạng mà nhiệt lượng bổ sung không đủ bù nhiệt lượng tổn thất. Đồ thị I-d Do = 107,14> 0 nên điểm 3’ trong quá trình sấy thực tế sẽ nằm bên trái điểm 3 Đồ thị I-d trong trường hợp sấy thực tế được biểu thị như sau: d 3' =d 4' d 1 =d 2 1 t 1 4' 4 t 2 I, kJ/kg kkk 2 3' 3 2 d, kg/kg kkk t 0 t 3 0 =100 % 0 3 Điểm 0: Trạng thái không khí ngoài trời. Điểm 1: Trạng thái không khí sau dàn lạnh. Điểm 2: Trạng thái không khí sau dàn nóng. Điểm 3’: Trạng thái không khí sau thiết bị sấy trong trường hợp sấy thực tế. Điểm 4’: Trạng thái không khí trong dàn lạnh trong trường hợp sấy thực tế. 1-2: Quá trình gia nhiệt trong dàn nóng. 2-3’: Quá trình sấy thực tế trong thiết bị sấy. 3’-4’-1: Quá trình làm lạnh không khí và ngưng tụ ẩm trong dàn lạnh trong trường hợp sấy thực tế. 4.3.2 Tính toán quá trình sấy thực tế a) Thông số tại các điểm nút của đồ thị 1) Điểm 0, 1, 2 Thông số tại các điểm 0, 1, 2 không thay đổi so với quá trình sấy lý thuyết. 2) Điểm 3’ - Nhiệt độ: t3’ = t3 = 260C - Độ chứa ẩm d3’ của quá trình sấy thực: Ta có I3’ = I2 + = I2 + .(d3’ – d2) (với I3’= 1,004.t3’ + d3’(2500 + 1,842.t3’) = 1,004.26 + d3’(2500 + 1,842.26) = 26,104 + 2547,9,2.d3’ I2 = 52,6 kJ/kgkkk; d2 = 0,00678 kg/kgkk (Theo quá trình sấy lý thuyết) Ta suy ra được d3’=kg/kgkk - Entanpi: I3’ = 52,6 + 107,14.(0,01086 - 0,00678) = 53,04 kJ/kgkk - Độ ẩm: == 50,4 % 4) Điểm 4’ Độ ẩm: φ4 = 100%. Dung ẩm: d4’ = d3’ = 0,01086 kg/kgkk Phân áp suất bão hoà: Pb4’ = Nhiệt độ t4 = 0C Entanpi: Thay các giá trị t4,d4 vào công thức (4.3) ta có: I4 = 1,004.15 + 0,01086(2500 + 1,842.15) = 42,5 kJ/kgkk Tính toán nhiệt quá trình sấy thực tế * Lượng không khí khô cần thiết để làm bay hơi 1 kg ẩm: ltt = = 245,1 kgkk/kga * Lưu lượng không khí tuần hoàn trong quá trình sấy Ltt = W.ltt = 46,9.245,1 = 11495,2 kg/mẻ * Lưu lựợng không khí tuần hoàn trong 1 giây: Gkk = = 0,131 kg/s * Nhiệt lượng dàn nóng cung cấp cho quá trình sấy để làm bay hơi 1 kg ẩm: qtt = = = 6740,2 kJ/kga * Nhiệt lượng dàn nóng cung cấp để sấy 1 mẻ: Qtt = W.qtt = 46,9.6740,2= 316115,4 kJ * Năng suất nhiệt dàn nóng cung cấp để sấy: Qk tt = = 3,61 kW * Lượng ẩm ngưng tụ: dtt = d3’ –d2 = 0,01086 – 0,00678 = 0,00408 kga * Lượng nhiệt thu được từ ngưng tụ 1kg ẩm: q0 tt = ltt.(I3’ – I1) = 245,1.(53,04 – 25,1) = 6848,1 kJ/kga * Lượng nhiệt dàn lạnh thu được: Q0 tt = W.qll tt = 46,9.6848,1 =321175,6 kJ * Năng suất lạnh dàn lạnh cung cấp để làm lạnh: kW CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BƠM NHIỆT 5.1 Các thành phần cơ bản của bơm nhiệt 5.1.1 Môi chất và cặp môi chất Môi chất và cặp môi chất của bơm nhiệt có yêu cầu như máy lạnh. Một vài yêu cầu đặc biệt hơn xuất phát từ nhiệt độ sôi và ngưng tụ cao hơn, gần giống như chế độ nhiệt độ cao của điều hòa không khí, nghĩa là cho đến may người ta vẫn sử dụng các loại môi chất như: R12, R22, R502 và MR cho máy nén tuabin. Gần đây người ta chú ý đến việc sử dụng các môi chất mới cho bơm nhiệt nhằm nâng cao nhiệt độ dàn ngưng như: R21, R113, R114, R12B1, R142… 5.1.2 Máy nén lạnh Cũng như máy nén lạnh, máy nén là bộ phận quan trọng nhất của bơm nhiệt. Tất cả các dạng máy nén của máy lạnh đều được ứng dụng trong bơm nhiệt. Đặc biệt quan trọng là máy nén piston trượt, máy nén trục vít và máy nén tuabin. Một máy nén bơm nhiệt cần phải chắc chắn, tuổi thọ cao, chạy êm và cần phải có hiệu suất cao trong điều kiện thiếu hoặc đủ tải. 5.1.3 Các thiết bị trao đổi nhiệt Các thiết bị trao đổi nhiệt cơ bản trong bơm nhiệt là thiết bị bay hơi và ngưng tụ. Máy lạnh hấp thụ có thêm thiết bị sinh hơi và hấp thụ. Giống như máy lạnh, thiết bị ngưng tụ và bay hơi của bơm nhiệt cũng bao gồm các dạng: ống chùm, ống lồng ngược dòng, ống đứng và ống kiểu tấm. Các phương pháp tính toán cũng giống như chế độ điều hoà nhiệt độ. Thiết bị phụ của bơm nhiệt Tất cả các thiết bị phụ của bơm nhiệt giống như thiết bị phụ của máy lạnh. Xuất phát từ yêu cầu nhiệt độ cao hơn nên đòi hỏi về độ tin cậy, công nghệ gia công thiết bị cao hơn. Đây cũng là vấn đề đặt ra đối với dầu bôi trơn và đệm kín các loại trong hệ thống. Do bơm nhiệt phải hoạt động ở chế độ áp suất và nhiệt độ gần sát với giới hạn tối đa nên các thiết bị tự động rất cần thiết và phải hoạt động với độ tin cậy cao để phòng hư hỏng thiết bị khi chế độ làm việc vượt quá giới hạn cho phép. Đối với van tiết lưu, bơm nhiệt có chế độ làm việc khác máy lạnh nên cũng cần có van tiết lưu phù hợp. Thiết bị ngoại vi của bơm nhiệt Thiết bị ngoại vi của bơm nhiệt là những thiết bị hổ trợ cho bơm nhiệt phù hợp với từng phương án sử dụng của nó. Thiết bị ngoại vi của bơm nhiệt gồm một số loại sau: Các phương án động lực của máy nén như: động cơ điện, động cơ gas, động cơ diesel hoặc động cơ gió… Các phương án sử dụng nhiệt thu ở dàn ngưng tụ. Nếu là sưởi ấm thì có thể sử dụng dàn ngưng trực tiếp hoặc gián tiếp qua một vòng tuần hoàn chất tải nhiệt, có thể sử dụng để sấy, nấu ăn, hút ẩm…Mỗi phương án đòi hỏi những thiết bị hổ trợ khác nhau. Các phương án cấp nhiệt cho dàn bay hơi. Trường hợp sử dụng dàn lạnh đồng thời với nóng thì phía dàn bay hơi có thể là buồng lạnh hoặc chất tải lạnh. Ngoài ra còn có thể sử dụng dàn bay hơi đặt ngoài không khí, dàn bay hơi sử dụng nước giếng là môi trường cấp nhiệt. Còn có những phương án như dàn bay hơi đặt ở dưới nước, đặt ở dưới đất hoặc sử dụng năng lượng mặt trời. Các thiết bị điều khiển, kiểm tra tự động sự hoạt động của bơm nhiệt và các thiết bị hổ trợ. Đây là những thiết bị tự động điều khiển các thiết bị phụ trợ ngoài bơm nhiệt để phù hợp với hoạt động của bơm nhiệt. 5.2 Chọn môi chất nạp Môi chất của bơm nhiệt cũng có yêu cầu như đối với máy lạnh. Ngày nay, người ta vẫn dùng loại môi chất như: R12, R22, R502, R21, R113, R114… Do hệ thống bơm nhiệt làm việc ở nhiệt độ cao nên ta cần chọn môi chất nhiệt có nhiệt độ sôi cao. So sánh khả năng ứng dụng rộng rãi và ưu điểm nổi bật của các môi chất nhiệt ta chọn R22 làm môi chất lạnh cho bơm nhiệt. 5.3 Nhiệt độ ngưng tụ Dàn ngưng của bơm nhiệt có nhiệm vụ gia nhiệt cho không khí nên môi trường làm mát dàn ngưng chính là tác nhân sấy. Gọi - tw2 là nhiệt độ không khí ra khỏi dàn ngưng. Theo yêu cầu thì tw2 = 35 0C - là hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu Đối với dàn ngưng giải nhiệt bằng gió, = (10 – 15 0C). Ta chọn = 10 0C. Khi đó, nhiệt độ ngưng tụ của môi chất là: tk = tw2 + = 35 + 10 = 45 0C 5.3.1 Nhiệt độ bay hơi Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh có thể lấy như sau: t0 = tb - tb - nhiệt độ không khí sau dàn bay hơi. Theo yêu cầu của hệ thống sấy tb = 8 0C : Hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu. Hiệu nhiệt độ tối ưu là = (8 – 13 0C). Ta chọn =80C Như vậy nhiệt độ sôi của môi chất lạnh là: t0 = 8–8 = 0 0C 5.3.2 Nhiệt độ hơi hút Để đảm bảo máy nén không hút phải lỏng người ta phải đảm bảo hơi hút vào máy nén nhất thiết phải là hơi quá nhiệt. th = t0 + Với môi chất R22, ta chọn = 25 0C. Vậy nhiệt độ hơi hút là: th = 0 + 25 = 25 0C 5.4 Tính toán chu trình bơm nhiệt máy lạnh a) Chọn chu trình Với nhiệt độ bay hơi t0 và nhiệt độ ngưng tụ tk đã chọn, tra bảng tính chất nhiệt động của R22 ở trạng thái bão hòa ta có áp suất bay hơi và ngưng tụ tương ứng là: t0 = 0 0C p0 = 4,983 bar tk = 450C pk = 17,266 bar Như vậy, ta có tỉ số nén: = = 3,53 Với nên ta chọn máy nén 1 cấp.Mặt khác, môi chất lạnh sử dụng ở đây là R22 nên ta chọn sơ đồ máy nén lạnh 1 cấp dùng thiết bị hồi nhiệt. b) Sơ đồ, nguyên lý làm việc MN: Máy nén TL: Tiết Lưu BH: Bay hơi HN: Hồi nhiệt NT: Ngưng tụ Nguyên lý làm việc Hơi môi chất sau khi ra khỏi thiết bị bay hơi được đưa vào thiết bị hồi nhiệt, nhận nhiệt đẳng áp của lỏng cao áp trở thành hơi quá nhiệt 1’. Hơi quá nhiệt này được hút về máy nén và được nén đoạn nhiệt trong máy nén từ áp suất bay hơi p0 lên áp suất ngưng tụ pk. Hơi cao áp 2 đi vào thiết bị ngưng tụ, nhả nhiệt đẳng áp cho tác nhân sấy, ngưng tụ thành lỏng sôi 3. Sau đó, lỏng cao áp 3 đi vào thiết bị hồi nhiệt, nhả nhiệt đẳng áp cho hơi hạ áp trở thành lỏng chưa sôi 3’. Lỏng 3’ đi vào van tiết lưu giảm áp suất xuống áp suất bay hơi p0 (điểm 4) rồi đi vào thiết bị bay hơi nhận nhiệt của tác nhân sấy vừa ra khỏi buồng sấy, hóa hơi đẳng áp đẳng nhiệt thành hơi bão hòa ẩm và chu trình lại tiếp tục. c) Xây dựng đồ thị và lập bảng xác định các giá trị tại các điểm nút 0 3' S t 0, p 0 4 1 1' 3 T t k, p k 2 4 i 1' 1 3' 3 P 2 1. Đồ thị Các quá trình: 1-1’: Quá nhiệt hơi môi chất trong thiết bị hồi nhiệt 1’-2: Nén đoạn nhiệt hơi môi chất từ p0 đến pk 2-3: Làm mát và ngưng tụ đẳng áp đẳng nhiệt trong thiết bi ngưng tụ 3-3’: Quá lạnh lỏng cao áp trong thiết bị hồi nhiệt 3’-4: Quá trình tiết lưu đẳng Entanpi 4-1 : Quá trình bay hơi đẳng áp đẳng nhiệt trong thiết bị bay hơi Bảng các thông số tại các điểm nút của đồ thị Tra bảng các tính chất nhiệt động của R22 ở trạng thái bão hòa và bảng các tính chất nhiệt động của hơi quá nhiệt R22 –Ta có bảng các thông số nhiệt động của môi chất trên đồ thị như sau: Bảng 4.1: Thông số trạng thái các điểm nút Điểm Trạng thái P bar T 0C v.103 m3/kg i kJ/kg S kJ/kgK 1 1’ 2 3 3’ 4 Hơi bão hòa khô x=1 Hơi quá nhiệt Hơi quá nhiệt Lỏng sôi, x=0 Lỏng chưa sôi Hơi bão hòa ẩm 4,893 4,893 17,266 17,266 17,355 4,893 0 25 88,63 45 38 - 46,98 54,41 17,27 0,9011 - - 704,28 722,67 754,68 555,97 537,58 537,58 1,7479 1,814 1,814 1,186 - - Nhiệt độ điểm 3’ được xác định theo phương trình cân bằng nhiệt trong thiết bị hồi nhiệt với giả thiết bỏ qua các tổn thất. Ta có: i3 – i3’ = i1’ – i1 Hay i3’ = i3 + i1 – i1’ = 555,97 + 704,28 – 722,67 = 537,58 kJ/kg Từ i3’ và p3’ ta có t3’ = 38 0C Như vậy độ quá lạnh = 45 – 38 = 7 0C e) Tính toán chu trình 1. Lưu lượng môi chất tuần hoàn qua hệ thống Lưu lượng môi chất tuần hoàn được xác định dựa vào năng suất lạnh của dàn bay hơi Q0 và công suất nhiệt Qk của dàn ngưng tụ. Ở chương 4 ta đã tính toán được: Q0tt = 3,61 kW; Qktt = 3,67 kW Xem hiệu suất của dàn nóng và dàn lạnh bằng nhau: = 0,7 Vậy công suất dàn ngưng của bơm nhiệt: Qk = =5,24 kW Công suất dàn bay hơi của bơm nhiệt: Q0 = =5,16 kW Do môi chất tuần hoàn trong bơm nhiệt nên lưu lượng môi chất qua dàn nóng và dàn lạnh bằng nhau. Ta có: Lưu lượng môi chất qua dàn lạnh: G0 = = 0,031 kg/s Lưu lượng môi chất qua dàn nóng: Gk = = 0,0264 kg/s Ta thấy lưu lượng môi chất qua dàn nóng và dàn lạnh theo tính toán không bằng nhau. Do đó để đảm bảo công suất của toàn hệ thống thì ta chọn lưu lượng lớn nhất. Tức là: G = max(G0, Gk) = G0 = 0,031, kg/s. Khi đó công suất nhiệt sẽ là: Qk’ = G(i2 – i3) = 0,031.(754,68 – 555,97) = 6,16 kW Công suất nhiệt sẽ thừa một lượng là: = Qk’ – Qk = 6,16 – 5,24 = 0,92 kW Phụ tải của thiết bị hồi nhiệt: Qhn = G.(i1’ – i1) = 0,031.(722,67–704,28) = 0,57 kW Công tiêu thụ của máy nén: L = G(i2 – i1’) = 0,031.(754,68 – 722,67) = 0,99 kW Hệ số nhiệt của bơm nhiệt: Do sử dụng bơm nhiệt nóng lạnh nên hệ số nhiệt của bơm nhiệt được tính theo công thức: = = 10,5 5.5 Tính toán các thiết bị trao đổi nhiệt 5.5.1 Dàn ngưng a) Công dụng Thiết bị ngưng tụ của bơm nhiệt có công dụng gia nhiệt cho không khí trước khi vào buồng sấy từ trạng thái bão hòa sau dàn lạnh đến nhiệt độ và độ ẩm yêu cầu trong quá trình sấy. Việc sử dụng dàn ngưng của bơm nhiệt để thay thế cho thiết bị gia nhiệt sẽ làm giảm chi phí điện năng của hệ thống, qua đó làm giảm chi phí lắp đặt và vận hành của hệ thống sấy dùng bơm nhiệt. b) Phương pháp thiết kế dàn ngưng Chọn loại dàn ngưng: Ta chọn loại dàn ngưng giải nhiệt bằng không khí đối lưu cưỡng bức. Cấu tạo gồm một dàn ống trao đổi nhiệt bằng thép hoặc ống đồng có cánh nhôm hoặc sắt bên ngoài, bước cánh nằm trong khoảng 3 – 10 mm. Cấu tạo của thiết bị như hình vẽ sau: Chọn ống cho dàn ngưng: Do môi chất là Freon R22 nên ta chọn ống đồng cánh nhôm để làm ống dẫn môi chất trong dàn ngưng. Các ống có cánh thường có thông số: Ống: - Đường kính trong: dtr = 15 mm - Đường kính ngoài: dng = 18 mm - Bước ống: s1 = s2 = s = 34 mm - Chiều dài đoạn ống: l = 0,5 m Cánh tròn: - Chiều dày: = 0,3 mm - Bước cánh: sc = 3,5 mm - Đường kính cánh dc = 32 mm Các thông số cho trước Công suất của dàn ngưng: Qk = 5,24 kW Nhiệt độ không khí vào dàn: tkk’ = t1 = 8 0C Nhiệt độ không khí ra khỏi dàn: tkk” = t2 = 35 0C Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất: tk = 45 0C Lưu lượng môi chất qua dàn ngưng : G = 0,031 kg/s Lưu lượng không khí qua dàn: Gkk = 0,131 kg/s Tốc độ không khí đầu vào của dàn: = 2,5 m/s Tính diện tích trao đổi nhiệt , m2 Qk - Phụ tải nhiệt yêu cầu của thiết bị ngưng tụ, W k - Hệ số truyền nhiệt, W/m2K - Độ chênh nhiệt độ lôgarit trung bình, 0K qkf – Mật độ dòng nhiệt, W/m2 Tính độ chênh nhiệt độ trung bình Khi tính toán có thể coi nhiệt độ trong thiết bị ngưng tụ là không đổi và bằng tk. Độ chênh nhiệt độ trung bình được tính theo công thức: , 0C Trong đó: 0C 0C Ta tính được = 20,60C Xác định hệ số truyền nhiệt k Do ống có chiều dày mỏng (d2/d1= 1,25 <1,4) nên quá trình truyền nhiệt trong vách trụ có thể coi là truyền nhiệt qua vách phẳng. Lúc đó hệ số truyền nhiệt k có thể tính theo công thức: , W/mK Trong đó: - Hệ số trao đổi nhiệt bên trong và ngoài ống trao đổi nhiệt, W/m2K - Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm ống, W/mK. Tra bảng thông số vật lý của một số chất rắn ta có: λcu = 389 W/mK. - Chiều dày vách. Ở đây chiều dày vách trụ được tính theo công thức: = 0,5(d2 – d1) = 0,5(0,018 – 0,015) = 0,0015 m εc - Hệ số làm cánh. Hệ số làm cánh được tính theo công thức: = 7,67 nc - Số cánh trên 1 ống: nc = = 143 cánh Tính hệ số trao đổi nhiệt bên ngoài α2: Số cánh trên 1 ống: nc = 143 cánh Chiều cao cánh: h = = 7 mm Đường kính tương đương: dE = Trong đó: - Diện tích phần không cánh của ống. = .d2.nc.sc = 3,14.0,018.143.0,0035 = 0,0283 m2 - Diện tích phần có cánh. = 2.nc = = 0,157 m2 Thay vào ta có: dE = = 0,0226 m Tốc độ tại khe hẹp tính theo công thức : Nhiệt độ không khí trung bình: ttb = 0,5(tkk’ + tkk”) = 0,5(8 +35) = 21,5 0C Thông số vật lý của không khí khô ở nhiệt độ 21,5 0C ta có: = 1,199 kg/m3; = 15,201.10-6 m2/s; = 2,602.10-2 W/mK Ta có thể tính hệ số Re theo công thức sau: Re = = = 8,534.103 Khi đó hệ số Nu được tính theo công thức với ống xếp song song: Nu = 0,138.Re0,63 = 41,35 Hệ số toả nhiệt của cánh: = 47,6 W/m2K Hệ số toả nhiệt tương đương của phía ống có cánh: , W/m2K Trong đó: = + = 0,0283 + 0,157 =0,1853 m2 = 0,95 : Hiệu suất cánh. Vậy: = 45,6 W/m2K Tính hệ số trao đổi nhiệt bên trong α1: Với hơi R22 ngưng trong ống nằm ngang ta có thể dùng công thức: α1=1,2.αN=1,2.0,728, W/m2K Trong đó: r = 160,33 kJ/kg - Nhiệt ẩn hóa hơi của môi chất kg/m3 - Khối lượng riêng của môi chất lỏng trong dàn ngưng = 0,0743 W/mK - Hệ số dẫn nhiệt của môi chất lỏng trong dàn ngưng = tk – tw - Độ chênh nhiệt độ ngưng tụ và vách ống, 0K = 2,145.104 Ns/m2 - Độ nhớt động lực học của môi chất lỏng trong bình ngưng g – Gia tốc trọng trường. g = 9,81 m/s2 Các thông số trên được lấy tại tk = 45 0C. Giả thiết tw = 43,8 0C, ta tính t w theo phương pháp lặp. Thay các thông số vào công thức trên ta có: = 1,2.0,728. = 5622 W/m2K Thay vào : k = = 329 W/m2K Khi đó: q = k.= 329.20,6 = 6777,4W/m2 q’ = (tk - tw) = 5622.1,2 = 6746,4 W/m2 So sánh q và q’ với sai số cho phép không quá 5% ta có: = 0,00457 = 0,457% < 5% Vậy k = 329 W/m2K; α1 = 5622 W/m2K và tw = 43,8 0C Diện tích trao đổi nhiệt bên trong = 0,773 m2 Tính các thông số cụ thể của dàn ngưng Số ống trong dàn: n = = 33 ống Chọn số ống trên mỗi hàng là m = 11 ống ta sẽ có số hàng ống trong dàn ngưng là: z = n/m = 3 Kích thước của dàn: - Chiều rộng dàn: B = z.s2 = 3.0,034 = 0,102 m - Chiều cao dàn: H = m.s1 = 11.0,034 = 0,374 m - Chiều dài của dàn đã chọn L = 0,5 m 5.5.2. Dàn bay hơi a) Công dụng: Dàn bay hơi có tác dụng nhận nhiệt của không khí chuyển động bên ngoài dàn làm nhiệt độ không khí giảm xuống dưới nhiệt độ đọng sương để tách một phần ẩm của không khí trước khi vào dàn bay hơi đồng thời hóa hơi môi chất chuyển động bên trong dàn lạnh từ trạng thái lỏng đến trạng thái hơi bão hòa. b) Thiết kế dàn bay hơi Chọn loại dàn bay hơi: Dàn bay hơi ở đây có tác dụng làm lạnh không khí nên ta chọn loại dàn bay hơi làm lạnh không khí đối lưu cưỡng bức. Cấu tạo của dàn như hình vẽ trên. Do làm lạnh không khí đến điểm sương nên dàn bay hơi có máng hứng nước ngưng ở dưới. Cấu tạo của dàn bay hơi như hình vẽ trên. Chọn ống cho dàn bay hơi: Để phù hợp với môi chất R22, ta chọn ống đồng cánh nhôm hình vuông làm ống dẫn môi chất trong dàn. Thông số của ông chọn như sau: Ống: - Đường kính trong : dtr = 15 mm - Đường kính ngoài: dng = 18 mm - Bước ống : s1 = s2 = s = 36 mm - Chiều dài đoạn ống : L = 0,5 m Cánh: - Chiều dày: = 0,35 mm. - Bước cánh: sc = 3,5 mm. - Chiều dài cánh: lc = 34 mm - Đường kính tương đương của cánh: dc = = 43,31 mm Thông số cho trước Công suất dàn: Q0 = 5,16 kW Nhiệt độ không khí vào dàn bay hơi: tk0’ = 35 0C Nhiệt độ không khí ra khỏi dàn: tk0” = 8 0C Nhiệt độ bay hơi của môi chất trong dàn: t0 = 0 0C Lưu lượng khối lượng môi chất trong dàn lạnh: G = 0,031 kg/s Lưu lượng không khí qua dàn lạnh: Gk = 0,131 kg/s Tốc độ không khí đầu vào dàn lạnh: = 2,5 m/s Tính diện tích trao đổi nhiệt , m2 Q0 - Phụ tải nhiệt yêu cầu của thiết bị bay hơi, W k - Hệ số truyền nhiệt, W/m2K - Độ chênh nhiệt độ lôgarit trung bình, 0K q0f - Mật độ dòng nhiệt, W/m2 Tính độ chênh nhiệt độ trung bình Độ chênh nhiệt độ trung bình được tính theo công thức: , 0C Trong đó: 0C 0C Thay vào công thức ta có tính được = 18,3 0C Xác định hệ số truyền nhiệt k : Do ống có chiều dày mỏng (d2/d1= 1,2 <1,4) nên quá trình truyền nhiệt trong vách trụ có thể coi là truyền nhiệt qua vách phẳng. Lúc đó hệ số truyền nhiệt k có thể tính theo công thức: , W/mK Trong đó: - Hệ số trao đổi nhiệt bên trong và ngoài ống trao đổi nhiệt, W/m2K - Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm ống, W/mK Tra bảng thông số vật lý của một số chất rắn ta có: = 389 W/mK. - Chiều dày vách. Ở đây chiều dày vách trụ được tính theo công thức: = 0,5(d2 – d1) = 0,5(0,018 – 0,015) = 0,0015 m Số cánh trên 1 ống: nc = = 125 cánh εc hệ số làm cánh. Hệ số làm cánh được tính theo công thức: = 13,9 Tính hệ số trao đổi nhiệt bên ngoài : Số cánh trên 1 ống: nc = 125 cánh Chiều cao cánh: h = = 12,66 mm. Đường kính tương đương: dE = Trong đó: - Diện tích phần không cánh của ống = .d2.nc.sc = 3,14.0,018.125.0,0035 = 0,0247 m2 - Diện tích phần có cánh = 2.nc = = 0,61 m2 Thay vào công thức trên ta có: dE = = 0,048 m Tốc độ tại khe hẹp tính theo công thức: = 5,7 m/s2 Nhiệt độ không khí trung bình: ttb = 0,5(tkk’ + tkk”) = 0,5(35 +8) = 21,5 0C Thông số vật lý của không khí khô ở nhiệt độ 21,5 0C ta có: = 1,199 kg/m3; = 15,201.10-6 m2/s; = 2,602.10-2 W/mK Ta có thể tính hệ số Re theo công thức sau: Re = = = 18.103 Khi đó hệ số Nu được tính theo công thức với ống xếp song song: Nu = 0,138.Re0,63 = 66,2 Hệ số toả nhiệt của cánh: = 35,9 W/m2K Hệ số toả nhiệt tương đương của phía ống có cánh: , W/m2K Trong đó: = + = 0,0247 + 0,61 =0,6347 m2 = 0,95 : Hiệu suất cánh. Vậy: = 33,62 W/m2K Tính hệ số trao đổi nhiệt bên trong : , W/m2K Trong đó: - Tốc độ chuyển động của lỏng R22 trong hệ thống, m/s. Với R22: = 0,4 – 1 m/s. Ta chọn = 0,5 m/s. - Khối lượng riêng cuả R22 lỏng tại 0 0C: = 1,284.103 kg/m3 A - Tại 00C, ta chọn A = 1,32 = tw – t0 dtr - Đường kính trong của ống, m Do tw chưa biết nên ta tìm phương pháp lặp: Giả sử tw = 3,60C, ta tính được: = 1,22,5.[3,6 -0]1,5. = 2229 W/m2K Thay vào k = = 385,7 W/m2K Khi đó: q = k.= 385,7.21,5 = 8293,6 W/m2 q’ = (tw – t0) = 2229.3,6 = 8024,4 W/m2 So sánh q và q’ với sai số cho phép không quá 5% ta có: = 0,0324 = 3,24% < 5% Vậy k = 385,7 W/m2K; α1 = 2229 W/m2K và tw = 3,6 0C Diện tích trao đổi nhiệt bên trong = 0,731 m2 Tính các thông số cụ thể của dàn bay hơi Số ống trong dàn: n = = 31 ống Lấy số ống bằng 33 Chọn số ống trên mổi hàng là m = 11 ống ta sẽ có số hàng ống trong dàn bay hơi là: z = n/m =3 Kích thước của dàn: - Chiều rộng dàn: B = z.s2 = 3.0,036 = 0,108 m - Chiều cao dàn: H = m.s1 = 11.0,036 = 0,396 m - Chiều dài của dàn đã chọn L = 0,5 m 5.5.3 Tính chọn máy nén Nhiệm vụ của máy nén lạnh: Máy nén lạnh là bộ phận quan trọng nhất của các hệ thống lạnh nén hơi. Máy nén có nhiệm vụ: Liên tục hút hơi sinh ra ở thiết bị bay hơi. Duy trì áp suất P0 và nhiệt độ t0 cần thiết. Nén hơi lên áp suất cao tương ứng với môi trường làm mát, nước hoặc không khí, đẩy vào thiết bị ngưng tụ. Đưa lỏng qua van tiết lưu trở về thiết bị bay hơi, thực hiện quá trình tuần hoàn kín của môi chất lạnh trong hệ thống gắn liền với việc thu hồi nhiệt ở môi trường lạnh và thải nhiệt ở môi trường nóng. Chọn loại máy nén: Với môi chất R22 ta chọn loại máy nén pittông nửa kín 1. Tính toán chu trình ở chế độ yêu cầu Năng suất khối lượng thực tế: G = 0,031 kg/s Năng suất thể tích thực tế: Tra bảng các tính chất nhiệt động của R22 ở trạng thái bão hoà với nhiệt độ hơi hút là 00C ta có v = v0” = 46,98.10-3 m3/kg. Vậy Vtt = G.v = 0,031.46,98.10-3 = 1,456.10-3 m3/s Tỷ số nén: = = 3,46 Hệ số cấp của máy nén: Hệ số cấp của máy nén là tỉ số giữa thể tích thực tế Vtt và thể tích lý thuyết Vlt của máy nén. Hệ số cấp và hiệu suất chỉ thị phụ thuộc vào tỷ số nén với môi chất R22 ta có = 0,77. Thể tích hút lý thuyết: Vlt = Vtt/ = 1,456.10-3/0,77 = 1,89.10-3 m3/s Năng suất lạnh riêng khối lượng: q0 = i1 – i4 = 704,28 – 537,58 = 166,7 kJ/kg Năng suất lạnh riêng thể tích qv = = 3549 kJ/m3 Thể tích hơi thực tế hút vào xylanh: V= G.v1’ =0,031.54,41.10-3 = 1,69.10-3 m3/s Hệ số chỉ thị thể tích: Chọn : C = 0,05 ==0,1 bar  Hệ số tổn thất không thấy được: Hệ số lưu lượng của máy nén: = =0,855.0,86=0,7353 Thể tích chuyển dời của pittong: Vh ==m3/s Công suất đoạn nhiệt: Na= G( i2 – i1’) = 0,031.(754,68 - 722,67) = 0,992 kW Hiệu suất chỉ thị: Với R22 chọn b= 0,0025 Công suất chỉ thị: Ni === 1,15 kW Công suất ma sát: Nm =Vh .Pm .102 = 2,3.10-3 .0,5.102=0,115 kW Chọn Pm =0,5 bar Công suất hiệu dụng: Ne =Ni +Nm =1,15 + 0,115 = 1,265 kW Công suất trên trục máy nén truyền động trực tiếp N = Ne = 1,265 KW Tính toán năng suất lạnh tiêu chuẩn Do công suất lạnh của máy nén phụ thuộc rất lớn vào chế độ vận hành nên chế độ vận hành khác so với trong catalogue. Để chọn máy nén phù hợp ta tiến hành quy đổi năng suất lạnh từ chế độ vận hành sang chế độ quy chuẩn: Với R22, chế độ tiêu chuẩn là: t0 = 150C; tqn = 15 0C; tk = 30 0C; tql = 25 0C. Ta lập bảng thông số trạng thái của các điểm nút trên đồ thị: Bảng 4.2 : Thông số tiêu chuẩn của các điểm nút Điểm Trạng thái P bar t 0C v.103 m3/kg i kJ/kg S kJ/kgK 1 1’ 2 3 3’ 4 Hơi bão hòa khô x=1 Hơi quá nhiệt Hơi quá nhiệt Lỏng sôi, x=0 Lỏng chưa sôi Hơi bão hòa ẩm 2,966 2,966 11,908 11,908 11,908 2,966 -15 15 85 30 25 -15 77,29 106,15 25,183 0,8515 - - 698,38 719,7 759,315 536,51 515,19 515,19 1,7710 1,8448 1,8448 1,1248 - - Tính toán chế độ tiêu chuẩn: Tỷ số nén: = = 4,015 Hệ số cấp: Hệ số cấp và hiệu suất chỉ thị phụ thuộc vào tỷ số nén với môi chất R22 ta có = 0,76 Năng suất lạnh riêng khối lượng tiêu chuẩn: q0tc = i1 – i4 = 183,19 kJ/kg Năng suất lạnh riêng thể tích tiêu chuẩn: kJ/m3 Năng suất lạnh tiêu chuẩn: Q0tc = kW Chọn máy nén Máy nén pittong 1 cấp của hãng MYCOM Series F4C - Mỹ ta chọn máy nén có thông số sau: Ký hiệu: F4C Q0tc: 2.0 HP Số xi lanh: 4 Điện nguồn: 220V/1Ph/50Hz Đường kính pittông: 65 mm Số vòng quay: 1000 vg/ph 4. Tổn thất năng lượng và công suất động cơ Công nén đoạn nhiệt: Ns = G(i2 – i1) = 0,031(754,68 – 704,28) = 1,562 kW Hiệu suất chỉ thị. Dựa vào tỷ số nén ta có = 0,86 Công nén chỉ thị: kW Công suất hữu ích: Ne = Ni + Nms Công tiêu tốn để thắng lực ma sát: Nms = pms.Vtt Với máy nén R22 ngược dòng: pms = 19 – 34 kPa. Ta chọn pms = 25 kPa. Nms = 1,456.10-3.2500 = 3,64 W = 0,00364 kW Ne = 1,82 + 0,00364 = 1,823 kW Công suất điện tiêu thụ: Nel = - Hiệu suất truyền động. Với máy nén nửa kín: = 1 - Hiệu suất động cơ điện. = (0,8 – 0,95). Chọn = 0,9 Nel = = 2,03 kW Công suất động cơ điện lắp đặt: Ndc = (1,1 – 2,1).Nel Chọn: Ndc = 1,6.Nel = 1,6.2,03 = 3,25 kW 5.5.4 Chọn đường ống dẫn môi chất 5.5.4.1 Đường ống đẩy * Lưu lượng thể tích môi chất qua ống đẩy: Vd = G.v2 = 0,031.17,27.10-3 = 5,181.10-4 m3/s * Tốc độ môi chất trong ống đẩy: Tốc độ dòng chảy thích hợp với môi chất R22, =(7–12) m/s. Ta chọn = 9 m/s. * Đường kính trong của ống: dtd = = 0,00856 m Đường ống cho máy lạnh Freôn ta chọn loại ống có thông số: Đường kính trong: dtd = 14 mm Đường kính ngoài: dnd = 18 mm 5.5.4.2 Đường ống hút * Lưu lượng thể tích môi chất qua ống hút: Vd = G.v1’ = 0,031.54,41.10-3 = 1,69.10-3 m3/s. * Tốc độ môi chất trong ống hút: Tốc độ dòng chảy thích hợp với môi chất R22, =(8–15) m/s. Ta chọn = 12 m/s * Đường kính trong của ống: dtd = = 0,0134 m Đường ống cho máy lạnh Freôn ta chọn loại ống có thông số: Đường kính trong: dtd = 15 mm Đường kính ngoài: dnd = 18 mm 5.5.6 Thiết bị hồi nhiệt Công dụng: Thiết bị hồi nhiệt có tác dụng quá nhiệt hơi hút về máy nén để tránh lọt lỏng vào máy nén gây ra hiện tượng va đập thủy lực làm hư hỏng thiết bị và quá lạnh lỏng cao áp để giảm tổn thất lạnh do van tiết lưu. Đường vào hơi hơi hạ áp Đường ra lỏng cao áp Đường vào lỏng cao áp Đường ra hơi hạ áp Ống xoắn Ống trụ kín Cấu tạo: Nguyên lý: Lỏng cao áp chảy bên trong ống xoắn trao đổi nhiệt với hơi hạ áp chảy bên ngoài ống làm cho hơi hạ áp từ hơi bão hoà trở thành hơi quá nhiệt. Lỏng cao áp nhả nhiệt cho hơi hạ áp và được quá lạnh một phần. Ống trụ kín 2 đầu có nhiệm vụ hướng cho dòng hơi đi qua ống xoắn và làm tăng tốc độ dòng hơi để tăng cường hiệu quả trao đổi nhiệt. Bình hồi nhiệt được bọc cách nhiệt. * Thông số thiết kế - Công suất thiết bị hồi nhiệt: Qhn = 0,57 kW - Nhiệt độ lỏng môi chất vào: tl’ = t3 = 45 0C - Nhiệt độ lỏng môi chất ra: tl” = t3’ = 15 0C - Nhiệt độ hơi môi chất vào: th’ = t1 = 0 0C - Nhiệt độ hơi môi chất ra : th” = t1’ = 25 0C 1. Tính chọn đường kính ống Với lỏng R22 chảy trong ống, tốc độ môi chất nằm trong khoảng (0,4 – 1) m/s. Ta chọn = 0,8 m/s. Lưu lượng thể tích của lỏng chảy trong ống là: V = G.v3 = 0,031.0,9011.10-3 = 2,8.10-5 m3/s Đường kính trong của ống: d1 = = 0,00668 m Theo kích thước tiêu chuẩn của đường ống trong bảng các loại ống đồng cho máy lạnh Freon ta chọn d1 = 8 mm. Khi đó, đường kính ngoài là: d2 = 10 mm. Đường kính của vòng xoắn: Chọn Dx = 80 mm Chọn khe hở giữa ống xoắn với vỏ thiết bị là . Khi đó, đường kính trong của vỏ là: Dv = Dx + d2 +2. = 80 + 10 + 2.10 = 110 mm Đường kính của phần lỏi quấn ống (để dễ lắp đặt ta lấy khoảng hở giữa ống xoắn và lỏi quấn là = 5mm). Khi đó: Dl = Dx - - d2 = 80 – 2.5 – 10 = 67,5 mm Tiết diện tự do của hơi trong thiết bị hồi nhiệt: F = = = 0,00341 m2 Lưu lượng thể tích của môi chất: V = G.v1 = 0,031.0,04698 = 1,456.10-3 m3/s Tốc độ hơi môi chất trong thiết bị hồi nhiệt: = 0,427 m/s 2. Tính toán diện tích trao đổi nhiệt Diện tích trao đổi nhiệt được tính từ phương trình truyền nhiệt , m2 Qhn - Phụ tải của thiết bị hồi nhiệt. Qhn = 0,57 kW k - Hệ số truyền nhiệt, W/m2K - Độ chênh nhiệt độ lôgarit trung bình, 0K Tính độ chênh nhiệt độ trung bình: Trong thực tế, nhiệt độ trong thiết bị ngưng tụ giảm từ t2 xuống tk, giữ nguyên tk trong quá trình ngưng tụ nhưng lại giảm khi qúa lạnh. Nhưng khi tính toán có thể coi nhiệt độ trong thiết bị ngưng tụ là không đổi và bằng tk. Độ chênh nhiệt độ trung bình được tính theo công thức: , 0C Trong đó: - Hiệu nhiệt độ lớn nhất: 0C - Hiệu nhiệt độ bé nhất: 0C Thay vào công thức ta có tính được = 14,1 0C Xác định hệ số truyền nhiệt k: Do ống có chiều dày mỏng (d2/d1= 1,2 <1,4) nên quá trình truyền nhiệt trong vách trụ có thể coi là truyền nhiệt qua vách phẳng. Lúc đó hệ số truyền nhiệt k có thể tính theo công thức: , W/mK Trong đó: - Hệ số trao đổi nhiệt bên trong và ngoài ống trao đổi nhiệt, W/m2K. - Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm ống, W/mK; = 389 W/mK. - Chiều dày vách. Ở đây chiều dày vách trụ được tính theo công thức: = 0,5(d2 – d1) = 0,5(0,01 – 0,008) = 0,001 m a) Xác định hệ số toả nhiệt Nhiệt độ trung bình của môi chất lỏng: ttb = 0,5(t3 + t3’) = 0,5(45 +38) = 41,5 0C Tra bảng tính chất vật lý trên đường bão hoà của R22 với nhiệt độ 41,5 0C ta có: = 1125,8 kg/m3; = 2,17.10-4 Ns/m2; =7,63.10-2 W/mK; Pr = 3,794 Ta có thể tính hệ số Re theo công thức sau: Re = = = 1,66.104 Như vậy dòng chảy trong ống là chảy tầng (Re>1.104). Khi đó hệ số Nu được tính theo công thức: Nu = 0,021.Re0,8.Pr0,43.A. Trong đó: A - Hệ số kể đến ảnh hưởng của chiều dòng nhiệt: A = Coi tf = tw nên A = 1 - Hệ số kể đến chiều dài ống. = 1 - Hệ số kể đến ảnh hưởng khi uốn cong = 1 + = 1,354 Thay vào ta có: Nu = 0,021.(1,66.104)0,8.3,7940,43.1.1.1,354 = 120 Vậy: = 1144,5 W/m2K b) Hệ số toả nhiệt Nuf = Trong đó: A - Hệ số kể đến ảnh hưởng của chiều dòng nhiệt: A = .Coi tf = tw nên A = 1. - Hệ số kể đến ảnh hưởng của bước ống. Coi chùm ống có 2 dãy ống song song và bước ống s = R = 35 mm. = 1,207 Nhiệt độ trung bình của hơi môi chất trong thiết bị: ttb = 0,5(t1 + t1’) = 0,5(0 +25) = 12,5 0C Tra bảng tính chất vật lý trên đường bão hoà của R22 với nhiệt độ 12,5 0C ta có: = 1240 kg/m3; = 2,5.10-4 Ns/m2; = 0,0913.10-3 W/mK; Pr = 3,3 Ta có thể tính hệ số Re theo công thức sau và để ý : Re = = = 1,984.104 Thay vào ta có: Nu = 0,26.(1,984.104)0,65.3,30,33.1.1,207 = 289,2 Vậy: = 2640 W/m2K Thay vào công thức trên ta có hệ số truyền nhiệt: = 796,7 W/mK Diện tích trao đổi nhiệt: = 0,051 m2 Chiều dài l của ống xoắn: l =, m Trong đó: dtb = 0,5(d1+d2) = 0,5(10 + 8) = 9 mm Thay vào ta có: l = = 1,81 m Chiều dài l1 của 1 vòng xoắn: l1 = .Dx= 3,14.0,08 = 0,25 m Số vòng xoắn: n = = 7,3 vòng. Chọn n = 8 vòng. 5.7 Tính toán trỞ lỰc và chỌn QuẠt Tính toán đường ống dẫn tác nhân sấy. Theo sơ đồ bố trí của hệ thống, ta cần phải chế tạo hệ thống dẫn không khí từ quạt vào buồng sấy. Diện tích mặt cắt được xác định theo công thức : , m2 Trong đó : - F : Diện tích tiết diện đường ống dẫn, m2 - V : Lưu lượng không khí trong đoạn ống, m3/s - : Tốc độ không khí trong ống, m/s Chọn w: Để lựa chọn tốc độ gió thích hợp là một bài toán kinh tế kỹ thuật phức tạp. Bởi vì: Khi chọn tốc độ lớn thì đường kính ống nhỏ, chi phí cho đầu tư thấp, tuy nhiên trở lực của hệ thống lớn và độ ồn do khí động của dòng không khí cao. Khi chọn tốc độ thấp thì đường kính ống lớn, chi phí cho đầu tư lớn, khó khăn cho lắp đặt nhưng độ ồn giảm. Để phù hợp với hệ thống ta chọn tốc độ gió trong kênh dẫn gió là 6 m/s. Tính lưu lượng không khí. -Trong chương 4 ta đã tính toán được lưu lượng không khí tuần hoàn trong 1 giây là Gkk = 0,216 kg/s. Với nhiệt độ trung bình trong buồng sấy là 30,5 0C, tra bảng phụ lục 6 – Thông số vật lý của không khí khô ta có = 1,163 kg/m3. Khi đó ta có: V = = 0,113 m3/s Vậy: F = 0,019 m2 Đường kính ống dẫn không khí. d = = 0,16 m Ta chọn đường kính ống dẫn là d = 200 mm Xác định chiều dài đường ống Chiều dài toàn bộ đường ống l, m được xác định dựa vào sơ đồ bố trí hệ thống. Theo tính toán sơ bộ thì chiều dài tổng cộng đường ống gió của hệ thống từ bộ xử lý không khí đến miệng thổi vào buồng sấy khoảng l = 3,5 m Tính toán trở lực của hệ thống Sơ đồ tính toán khí động Tổn thất áp suất trên đường ống gió Tổn thất ma sát: Tổn thất ma sát được tính theo công thức: , mmH2O Trong đó: l- Hệ số tổn thất ma sát. + l - Chiều dài ống. l = 3,5m + d – Đường kính trong tương đương của ống, d = 0,18m + w - Tốc độ không khí trong ống. = 6 m/s + r - Khối lượng riêng của không khí tại nhiệt độ 30,5 0C Tra bảng Phụ Lục – Thông số vật lý của không khí khô, ta có thông số của không khí tại 30,5 0C là: =1,163 kg/m3; = 16,03.10-6 m2/s. Khi đó: Re = = =6,59.105 Với ống tôn mỏng bề mặt trong láng, tiết diện tròn và Re>105 thì: λ = 0,0032 + 0,221.Re-0,237= 0,0032 + 0,221.[ 6,59105]-0,237= 0,0124 Vậy: = 5,7 mmH2O Tổn thất cục bộ Hệ thống đường ống gió gồm có: 1 van điều chỉnh gió tiết diện hình chữ nhật. D/D0 = 0,9 và góc nghiêng = 00 ta được x = 0,19 4 cút tiết diện hình chữ nhật theo khung của buồng sấy ta có ξ = 1,37 Trở lực khi đi qua các khay sấy xếp song song ta có ξ = 0,5 Tổn thất cục bộ được tính theo công thức: = 129,2 mmH2O Vậy tổng tổn thất trên đường ống gió: DP1 = DPms + DPcb = 5,7 + 129,2 = 134,9 mmH2O Tổn thất qua các thiết bị của hệ thống -Tính : trở lực của thiết bị lọc bụi, buồng xử lý không khí, buồng sấy. Trở lực của thiết bị lọc bụi tùy theo từng kiểu lọc bụi khác nhau mà trở lực của nó khác nhau. Trong hệ thống này do mật độ bụi không nhiều nên ta chọn thiết bị lọc bụi đơn giản là bộ lọc bụi kiểu lưới. Thiết bị lọc bụi kiểu lưới thì trở lực của lưới lọc nằm trong khoảng 3040 Pa. Ta chọn trở lực của lưới sử dụng trong hệ thống sấy này bằng 35 Pa = 3,57 mmH2O - Trở lực qua buồng xử lý không khí được tính theo công thức: , mmH2O Với = 2,5 m/s ta chọn trở lực qua buồng xử lý không khí là 220 mmH2O Vậy DP2 = 226 mmH2O Bảng 4.3: Tổn thất khí động bên trong hệ thống sấy Vị trí Dạng tổn thất Tổn thất (mmH2O) 1 Trở lực cục bộ trên đường ống 28,9 2 Trở lực cục bộ khi đi qua các khay sấy 53 3 Trở lực cục bộ trên đường ống 28,9 4 Trở lực cục bộ trên đường ống 28,9 5 Trở lực cục bộ khi đi qua buồng xử lý không khí 226 6 Trở lực cục bộ trên đường ống 28,9 7 Trở lực cục bộ khi đi qua van điều chỉnh gió 3,4 8 Tổn thất ma sát khi đi qua buồng sấy 5,7 9 Trở lực cục bộ khi đi qua lưới lọc 3,5 Như vậy tổng tổn thất trở lực của hệ thống là: = 407,2 mmH2O Chọn quạt. Ta có năng suất của quạt N là: Trong đó: V - lưu lượng ở nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy, m3/h - tổng cột áp quạt phải thực hiện, mmH2O k - hệ số dự phòng, k =(1,1 1,2). Chọn k = 1,1 - hiệu suất của quạt, . Chọn hq =0,6 - khối lượng riêng của không khí ở điều kiện tiêu chuẩn. - khối lượng riêng của không khí ở nhiệt độ trung bình TNS. Thay số: = 0,92 kW Dựa vào năng suất quạt N, lưu lượng quạt V và cột áp ΔP ta lựa chọn loại quạt hướng trục để phù hợp với cấu trúc thiết kế của buồng sấy với các thông số sau: Loại đường kính guồng cánh 250 mm Tốc độ: 2760 vg/ph Lưu lượng: 500 - 700 m3/h Áp suất: 500 – 800 mmH2O Công suất: N = 1,2 kW CHƯƠNG VI : CHI PHÍ QUÁ TRÌNH SẤY VÀ THỜI GIAN HOÀN VỐN Ước tính chi phí sấy và thời gian hoàn vốn a. Chi phí nhiên liệu. Các thông số đã có: Thời gian sấy một mẻ: 24,3h giảm ẩm từ 88,7% xuống 13% Tỉ lệ tươi/khô = 7,7 Năng suất sấy : 7 kg/mẻ Công suất tổng : 4,57 kW (Máy nén 3,25 kW và quạt 0,92kW, chiếu sáng 0,4kW) Giá thành điện : 1000đ/hWh Ta tính được: Năng suất sấy (kg/h) = Năng suất sấy [kg/mẻ]/thời gian sấy mỗi mẽ [h] = 7/24,3 = 0,29 kg/h Chi phí nhiên liệu để sấy 1kg cà rốt khô. Chi năng lượng (đ/kg) = Năng lượng động cơ (kWh)*giá năng lượng(đ/kWh)/năng suất sấy (kg/h) = 4,57*1000/0,29 = 15758 đ/kg b. Chi phí lao động. Công lao động tính theo thời gian 50000(đ/ca), mỗi ca 8 giờ Công theo thời gian mỗi giờ = Công theo thời gian (đ/ca)/ 8giờ = 50000/8= 6250 đ/h Công theo thời gian = Công theo thời gian (đ/h)/ Năng suất sấy (kg/h) = 6250/0,29 = 21551 đ/kg c. Chi khấu hao Giả sử ta có thể sấy 24 giờ mỗi ngày. Năng suất sấy mỗi ngày (kg) = Năng suất sấy (kg/h)*24(h/ngày) =0,29.24 = 6,96 kg/ngày => Năng suất sấy mỗi năm (kg) = số ngày sấy mỗi năm* Năng suất sấy mỗi ngày (kg/ngày)= 365.6,96 = 2540,4 kg/năm Để đơn giản cho việc tính toán kinh tế, ta thay thế bơm nhiệt bằng một máy điều hòa có công suất lạnh tương tự như bơm nhiệt đã tính toán. Với công suất lạnh của dàn lạnh là 5,16 kW tương đương với công suất lạnh là 17606 Btu/h. Ta chọn máy điều hòa của hãng Daikin có model là FT50BVM với các thông số: + Năng suất dàn lạnh: 18090 Btu/h + Năng suất dàn nóng: 48000 Btu/h + Công suất điện: 1650 W + Dòng điện : 7,9 A + Môi chất: R22 + Gía tiền: 15 000 000 đ Tính thêm khoản đầu tư ban đầu để xây dựng hầm sấy và mua quạt, Vậy tổng vốn đầu tư cho toàn bộ buồng sấy ước tính đạt là: Tổng đầu tư = 18 000 000 đ Tuổi thọ của hệ thống có thể 10 năm. Do diện tích đặt máy sấy không nhiều nên chúng ta bỏ qua khấu hao nhà xưởng. Khầu hao phần sấy và động cơ mỗi năm là: Khấu hao = tổng đầu tư / tuổi thọ = 18000000/10 = 1800000 đ => Chi khấu hao = khấu hao mỗi năm/ Lượng sấy mỗi năm = 1800000/2540,4= 709 đ/kg Chi khấu hao sữa chữa v = 1,5 * Chi khấu hao = 1,5.709 = 1063,5 đ/kg Bảng Tổng hợp các thành phần chi phí Các loại chi phí Thành phần chi phí sấy Chi phí (đ/kg) Chi phí cố định Chi phí khấu hao và sữa chữa 1063,5 Chi phí vận hành Chi phí năng lượng động cơ 15758 Chi phí lao động 21551 Tổng cộng chi để có 1kg ơt khô 38372 6.2 Tổng thu và thời gian hoàn vốn Chi nguyên liệu đầu vào mỗi năm. Giá cà rốt tươi = 8000 đ/kg Lượng ớt tươi sấy mỗi năm = 2540,4.7,7 = 19561 kgtươi/năm Chi phí nguyên liệu mỗi năm =19561.8000 = 156488000 đ/năm Tổng chi mỗi năm = 156488000 + 38372.2540,4 = 253968300 đ/năm Tổng thu mỗi năm. Giá cà rốt khô 120 000 đ/kg Tổng thu mỗi năm =2540,4.120000 = 304848000 đ/năm Lãi mỗi năm. Lãi mỗi năm = Tổng Thu –Tổng Chi = 304848000 – 253968300 = 50879700 đ/năm Thời gian hoàn vốn. Thời gian hoàn vốn = Tổng đầu tư/lãi mỗi năm = 18000000/ 50879700 = 0,354 năm (4 tháng 8 ngày).