Trang chủ Bằng phát minh, sáng chế • Liên hệ     • Giới thiệu     • Tài liệu hướng dẫn

Hệ thống hút ẩm và sấy nhiệt độ thấp dùng bơm nhiệt máy nén

Cập nhật Thứ tư - 20/01/2016 10:54 In bài viết

1. Tên sáng chế, phát minh, giải pháp:
Hệ thống hút ẩm và sấy nhiệt độ thấp dùng bơm nhiệt máy nén
2. Số bằng,ký hiệu: 1-0004739
3. Thuộc lĩnh vực KH&CN Công nghệ khác (Sáng chế)
4. Ngày công bố 25/02/2005
5. Ngày cấp 25/02/2005
6. Chủ sở hữu chính PHẠM VĂN TUỲ
7. Tác giả PHẠM VĂN TUỲ
8. Điểm nổi bật
Sáng chế đề cập đến hệ thống hút ẩm và sấy nhiệt độ thấp làm việc theo nguyên lý bơm nhiệt nhiệt độ thấp. Hệ thống này gồm có bơm nhiệt (máy nén) có các dàn lạnh và một hay nhiều dàn nóng đặt nối tiếp nhau theo chiều lưu động của không khí để xử lý không khí đạt độ ẩm và nhiệt độ nhỏ hơn của môi trường xung quanh. Cùng với bộ điện trở điều chỉnh độ ẩm, nhiệt độ, các thiết bị này được đặt trong một hệ kín, cách nhiệt có hai đầu nối thông với buồng sấy hoặc hút ẩm tạo thành một hệ thống có không khí tuần hoàn kín. Hệ thống bơm nhiệt thuộc loại máy lạnh một chiều với hai cụm dàn nóng, dàn lạnh tách rời và có một số dàn nóng được đặt ngoài buồng hút ẩm hoặc sấy nhiệt độ thấp. Các dàn nóng là kiểu tổ hợp dàn quạt hút, thổi ngang. Các dàn lạnh là loại âm trần cánh thưa, hút thổi gió ngang, làm việc ở chế độ nhiệt độ âm, giảm dần từ dàn đầu tới dàn cuối. Hệ điều khiển xả đá, tách ẩm và bảo vệ máy nén chỉ khống chế theo tín hiệu khai thác từ rơ le thời gian.
9. Mô tả về sáng chế, phát minh, giải pháp
Lĩnh vực kỹ thuật được đề cập
Sáng chế đề cập đến hệ thống hút ẩm và sấy nhiệt độ thấp (ở nhiệt độ và độ ẩm của không khí nhỏ hơn của không khí khí quyển), làm việc theo nguyên lý bơm nhiệt nhiệt độ thấp.
Tình trạng kỹ thuật của sáng chế
Trong điều kiện khí hậu nóng ẩm, để tạo nên những môi trường có độ ẩm và nhiệt độ nhỏ trong các kho bảo quản tư liệu, phim ảnh, dược liệu, nông sản, nhà xưởng sản xuất bánh kẹo, thuốc chữa bệnh, thực phẩm không chịu được nhiệt độ, độ ẩm cao, v.v. và khi sấy khô các vật liệu yêu cầu chế độ sấy ở nhiệt độ và độ ẩm thấp người ta phải dùng các hệ thống máy hút ẩm kết hợp với máy lạnh. Các máy hút ẩm được sử dụng trong những hệ thống này là máy hút ẩm thông dụng làm việc theo nguyên lý bơm nhiệt thông thường hoặc máy hút ẩm chuyên dụng làm việc theo nguyên lý hấp thụ rắn và luôn phải đi kèm với máy lạnh vì sau khi qua máy hút ẩm, nhiệt độ không khí bao giờ cũng tăng lên.
Do cần tạo ra nhiệt độ, độ ẩm không khí thấp và có năng suất lớn nên trong các hệ thống như vậy người ta hay sử dụng các máy hút ẩm chuyên dụng. Các máy này dùng các chất hấp thụ rắn như silicagen, zeôlít để hấp thu hơi nước làm khô không khí, nhưng để có thể làm việc liên tục, các chất hấp thụ này lại phải được làm khô ngay sau đó bằng không khí nóng do bộ sấy không khí bằng điện cung cấp. Do đã bị sấy nóng nên khi tiếp xúc lại với không khí cần làm khô, chất hút ẩm làm tăng nhiệt độ không khí khô, vì thế không khí này lại phải được làm lạnh ngay để đạt yêu cầu có nhiệt độ thấp. Như vậy, hệ thống kiểu này có những nhược điểm chủ yếu như tốn điện cung cấp cho cả quá trình làm lạnh và làm nóng, có nguy cơ gây hỏa hoạn, vốn đầu tư lớn, chất hấp thụ nhanh lão hóa, không thích hợp trong các môi trường công nghiệp nhiều bụi, bột, vận hành bảo dưỡng phức tạp tốn kém,... Một ví dụ điển hình: Hệ thống sấy nhiệt độ thấp kẹo Jelly dùng tổ hợp máy hút ẩm chuyên dụng kết hợp với máy lạnh ở Nhà máy Thực phẩm Việt trì lúc đầu hoạt động rất tốt nhưng chỉ chưa đầy một năm sau đã không thể hoạt động hiệu quả nữa.
Bản chất kỹ thuật của sáng chế
Để khắc phục các nhược điểm nêu trên, mục đích của sáng chế là đề xuất một hệ thống hút ẩm và sấy nhiệt độ thấp không cần dùng đến máy hút ẩm chuyên dụng mà chỉ dùng máy lạnh được thiết kế lắp ráp và điều chỉnh chế độ làm việc hợp lý ở dạng bơm nhiệt máy nén nhiệt độ thấp. Bơm nhiệt máy nén là một thiết bị có khả năng cung cấp đồng thời cả lạnh và nhiệt với hiệu quả sử dụng năng lượng cao nhất. Năng lượng lạnh ở đây được dùng để hạ nhiệt độ không khí và tách ẩm ra khỏi không khí, còn năng lượng nhiệt được dùng để điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm của không khí phù hợp với chế độ độ ẩm và nhiệt độ yêu cầu.
Hệ thống hút ẩm và sấy nhiệt độ thấp dùng bơm nhiệt máy nén bao gồm ít nhất hai tổ hợp dàn lạnh, ít nhất một tổ hợp máy nén-dàn ngưng trong, ít nhất một tổ hợp máy nén-dàn ngưng ngoài, bộ điều chỉnh nhiệt độ và hệ thống đường ống gió, đường ống ga, trong đó:
hệ thống đường ống gió có cửa hút gió và cửa cấp gió nối thông với không gian cần hút ẩm hoặc sấy nhiệt độ thấp, các tổ hợp dàn lạnh và tổ hợp máy nén-dàn ngưng trong được bố trí nối tiếp nhau trong hệ thống đường ống gió, mỗi tổ hợp dàn lạnh được nối với một tổ hợp máy nén-dàn ngưng tương ứng bằng đường ống ga riêng biệt.
Ngoài ra, các tổ hợp dàn lạnh của hệ thống theo sáng chế là loại dàn ống có cánh thưa làm việc ở chế độ nhiệt độ âm, giảm dần theo chiều lưu động của không khí, có điều khiển để tách ẩm và bảo vệ máy nén khỏi hành trình ẩm và có hệ điều khiển xả đá, tách ẩm và bảo vệ máy nén chỉ khống chế theo tín hiệu khai thác từ rơ 1e thời gian lắp trong hệ thống. Hệ thống theo sáng chế có thể có mỗi tổ hợp dàn lạnh và mỗi tổ hợp máy nén-dàn ngưng được lắp một quạt gió riêng biệt.
Khác với máy hút ẩm thông thường, ở đây ẩm không chỉ được tách ra ở dạng lỏng mà cả ở dạng rắn, nhiệt độ không khí cũng được hạ xuống thấp hơn điểm băng của nước, do đó năng suất tách ẩm tăng lên đáng kể. Nguy cơ máy lạnh phải làm việc với hành trình ẩm (lỏng về máy nén) cũng được ngăn ngừa nhờ trang bị hệ thống tự động xả băng phù hợp, đó cũng là thời điểm ẩm được tách ra khỏi hệ thống nhiều nhất.
Hệ thống được thiết kế chế tạo và lắp đặt từ các tổ hợp lạnh kiểu hai mảnh làm mát bằng không khí và có dàn lạnh có cánh tản nhiệt với bước cánh hợp lý cho mục đích tách ẩm. Không khí cần được xử lý (cho mục đích hút ẩm hoặc sấy khô) được quạt hút qua các dàn lạnh nhiệt độ âm để ngưng đọng ẩm, sau đó tiếp tục đi qua dàn nóng để được điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm, rồi được thổi vào không gian cần hút ẩm hoặc đi vào buồng sấy. Như vậy, tất cả dàn lạnh và một số dàn nóng được đặt nối tiếp nhau trong một không gian cách nhiệt và được thông với buồng hút ẩm hoặc buồng sấy. Hệ thống hút ẩm và sấy nhiệt độ thấp (nhiệt độ và độ ẩm của không khí sấy thấp hơn của không khí khí quyển) nên luôn có dàn ngưng ngoài. Không khí tuần hoàn trong một hệ thống kín, như theo H.1.
Mô tả vắn tắt các hình vẽ
H.1 là hình vẽ mặt cắt đứng của hệ thống hút ẩm và sấy nhiệt độ thấp dùng bơm nhiệt máy nén theo sáng chế,
H.2 là hình chiếu bằng của hệ thống hút ẩm và sấy nhiệt độ thấp dùng bơm nhiệt máy nén theo sáng chế,
H.3 là sơ đồ hệ thống điện điều khiển chế độ làm việc và xả băng dàn lạnh của hệ thống hút ẩm và sấy nhiệt độ thấp dùng bơm nhiệt máy nén theo sáng chế.
Mô tả chi tiết phương án thực hiện ưu tiên
Hệ thống hút ẩm và sấy nhiệt độ thấp dùng bơm nhiệt máy nén theo sáng chế sẽ được mô tả chi tiết dưới đây có dựa vào các hình vẽ kèm theo.
H.1 và H.2 là hai hình chiếu thể hiện cấu tạo của hệ thống, hệ thống này gồm có tổ hợp máy nén-dàn ngưng trong NT, các tổ hợp dàn lạnh L, điện trở điều chỉnh dự phòng ĐT, đường ống dẫn gió bọc cách nhiệt ĐO, cửa cấp gió CC, cửa hút gió CH, tổ hợp máy nén-dàn ngưng lắp đặt phía ngoài NN, các đường ống dẫn môi chất lạnh có bọc cách nhiệt ĐM và các loa gió cách nhiệt LG. Toàn bộ hệ thống - trừ tổ hợp máy nén-dàn ngưng ngoài NN -được lắp đặt phía trên không gian cần hút ẩm. Không khí từ trong không gian cần được hút ẩm hoặc sấy nhiệt độ thấp (mà dưới đây, để cho tiện, sẽ gọi chung là "buồng") được hút qua các cửa hút gió CH nằm phía trên buồng, qua các tổ hợp dàn lạnh từ L1 đến L4 lắp nối tiếp nhau để được tách ẩm, sau đó đi qua một hoặc một số tổ hợp máy nén-dàn ngưng trong NT để đạt thông số yêu cầu về nhiệt độ và độ ẩm rồi được thổi vào buồng qua cửa cấp gió CC nằm phía trên buồng. Mỗi tổ hợp dàn lạnh L được nối với một tổ hợp máy nén-dàn ngưng NT hoặc NN tương ứng bằng đường ống ga riêng biệt. Mỗi tổ hợp dàn lạnh L có một dàn lạnh và một quạt gió. Mỗi tổ hợp máy nén-dàn ngưng NT hoặc NN có một dàn nóng, một máy nén và một quạt gió. Các cửa cấp gió và hút gió có thể đặt thổi hút theo chiều ngang ở hai đầu buồng sấy trong trường hợp hệ thống được dùng để sấy khô các vật liệu ở nhiệt độ thấp. Bảng điều khiển BĐ được lắp đặt ở một vị trí thuận tiện cho người theo dõi vận hành hệ thống.
Không khí sau khi đã trao đổi nhiệt, ẩm trong buồng sẽ được hút qua các cửa hút gió CH để qua các tổ hợp dàn lạnh từ L1 đến L4 lắp nối tiếp nhau, ở đây không khí được làm lạnh xuống dưới nhiệt độ đọng sương và nhiệt độ đóng băng của nước, làm cho ẩm trong không khí ngưng đọng lại trên các bề mặt dàn lạnh. Các máy và dàn lạnh này được lắp đặt và hiệu chỉnh để làm việc với nhiệt độ sôi của môi chất giảm dần để đảm bảo quá trình truyền nhiệt, truyền chất tối ưu và tách được nhiều ẩm. Sau khi đã được tách bớt nước, không khí có dung ẩm nhỏ và nhiệt độ thấp được tiếp tục đi qua dàn nóng trong NT để được sấy nóng đẳng dung ẩm làm cho nhiệt độ tăng lên, còn độ ẩm tương đối lại giảm đi. Năng suất của hệ thống, số lượng, năng suất và chế độ làm việc của các dàn nóng, dàn lạnh đã được tính toán, hiệu chỉnh từ trước. Trong trường hợp thay đổi thì hệ thống điều khiển thông thường như ở các hệ thống lạnh khác sẽ đảm nhận. Dàn điện trở điều chỉnh dự phòng ĐT chỉ sử dụng khi thật cần thiết phải giảm nhanh độ ẩm tương đối.
Với hệ thống như vậy, các dàn lạnh phía sau thường phải làm việc ở chế độ bám tuyết, vì thế không được để chúng làm việc liên tục mà phải được xả băng định kỳ để tránh cho máy bị sự cố do làm việc ở chế độ hút hơi ẩm. Một hệ thống điều khiển xả băng được trang bị để đảm nhận chức năng này (xem H.3). Để điều khiển một dàn lạnh hay một nhóm dàn lạnh xả băng một lần cũng như khống chế thời gian làm việc, đã dùng hai rơ le thời gian có cài đặt tiếp điểm thường đóng ở mỗi rơ le để đảm nhận chức năng cho máy làm việc hay nghỉ. Các ký hiệu chỉ dẫn trên H.3: A - Aptômát, C - Công tắc, N - Nguồn nuôi khởi động từ, R - Rơ le thời gian, K - Khởi động từ, Ther. - Thermostat.
Các aptômát từ A1 đến A5 để cung cấp điện cho các máy lạnh và dàn điện trở dự phòng.
Các rơ 1e thời gian R3.1 và R4.1 dùng để xác định thời gian làm việc và khỏi động các máy lạnh M2, M3 và M4 qua các khởi động từ K2, K3, K4 và các tiếp điểm cài đặt ở khởi động từ K3.1 và K4.1.
Các rơ 1e R3.2 và R4.2 dùng để xác định thời gian xả băng và bảo vệ chống hành trình ẩm cho máy lạnh qua các tiếp điểm cài đặt ở các khởi động từ K3.2 và K4.2
Máy lạnh M1 làm việc với dàn nóng trong và được cài đặt để làm việc liên tục.
Các rơ 1e nhiệt độ (thermostat) Ther.2 và Ther.5 dùng để điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm.
Hệ thống bơm nhiệt máy nén nhiệt độ thấp như kiểu trên H.1 và H.2 được dùng để thay thế cho hệ thống sấy sử dụng tổ hợp máy hút ẩm chuyên dụng kết hợp với máy lạnh dùng trong sản xuất kẹo. Hệ thống theo sáng chế làm việc an toàn, hiệu quả cho chất lượng và năng suất tốt, ổn định, chi phí điện năng và vốn đầu tư đều giảm khoảng 50% so với hệ thống cũ, lại không phải sử dụng và thay thế chất hút ẩm nhập ngoại tốn kém, đồng thời không còn nguy cơ hỏa hoạn do điện trở nung nóng không khí hoàn nguyên chất hút ẩm gây nên. Ở các hệ thống này thường sử dụng máy lạnh-điều hòa không khí một chiếu hai cụm kiểu âm trần, giải nhiệt gió (Air Cooled, Concealed Ducted Air Conditioner) có bán sẵn trên thị trường, cùng với bộ điện trở điều chỉnh độ ẩm, nhiệt độ, các thiết bị này được đặt trong một hệ kín, cách nhiệt có hai đầu nối thông với buồng sấy hoặc hút ẩm tạo thành một hệ thống có không khí tuần hoàn kín và hệ thống được lắp đặt, hiệu chỉnh để làm việc ở chế độ bơm nhiệt nhiệt độ thấp phù hợp với yêu cầu làm lạnh-khử ẩm, nhiệt độ trong buồng sấy đạt giá trị nằm trong khoảng từ 22 đến 25°C, độ ẩm trong khoảng từ 35 đến 45%, các tổ hợp dàn lạnh từ L1 đến L4 cũng được lần lượt thay nhau phá băng nhờ hệ thống điều khiển lắp ráp như trên H.3.
10. Nội dung có thể chuyển giao
11. Thị trường ứng dụng
12. Hình ảnh minh họa
In bài viết
Các phát minh, sáng chế khác
 
Banner
Banner home right