MÁY SẤY BƠM NHIỆT

1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động máy sấy bơm nhiệt

Cấu tạo chung của một máy sấy bơm nhiệt là gồm một bộ phận bơm nhiệt để tách ẩm từ không khí sấy và không gian sấy để không khí sấy tiếp xúc với vật liệu sấy. Không gian sấy có thể là các kiểu sấy động hoặc sấy tĩnh.

Nguyên lý của sấy bơm nhiệt là không khí sấy tuần hoàn (hồi lưu) 100% và được tách ẩm nhờ hệ thống bơm nhiệt như Hình 1.

Hình 1:  Sơ đồ nguyên lý sấy bơm nhiệt 

1,2,3,4 lần lượt là các điểm trạng thái không khí sấy tương ứng

Xem như không bị thất thoát nhiệt, và không khí sấy hồi lưu 100%, chu trình sấy bơm nhiệt được thể hiện trên giản đồ I-D như hình 14.2, bao gồm bốn giai đoạn sau:

• Giai đoạn 1-2: Không khí sấy đi qua buồng sấy mang ẩm từ vật liệu sấy nên tỷ lệ ẩm sẽ tăng lên và nhiệt độ sẽ giảm xuống. Khi sấy với nhiệt độ thấp ngang bằng với nhiệt độ vật liệu thì đoạn  1-2 sẽ thẳng đứng (nhiệt độ bầu khô không đổi).
• Giai đoạn 2-3: Không khí sấy đi qua bộ bay hơi (dàn lạnh) sẽ giảm nhiệt độ về trạng thái bảo hòa, sau đó giảm tiếp về nhiệt độ điểm sương và hơi nước trong không khí ngưng tụ, tách ra ngoài.
• Giai đoạn 3-4: Không khí sấy ở trạng thái điểm sương sẽ tiếp tục đi qua bộ ngưng tụ (dàn nóng) và được tăng nhiệt độ lên lại.
• Giai đoạn 4-1: Không khí sấy tiếp tục đi qua bộ phận cấp nhiệt phụ để đạt đến nhiệt độ sấy yêu cầu và tiếp tục trở lại theo chu trình kín. Khi thiết kế máy sấy bơm nhiệt, công suất bộ phận bơm nhiệt sẽ được tính toán theo khả năng tách ẩm, còn nhiệt độ sấy sẽ được tính theo tổng công suất toả nhiệt của dàn nóng và bộ phận cấp nhiệt phụ.

Hình 2.  Chu trình sấy bơm nhiệt

Bộ phận bơm nhiệt có cấu tạo tương tự như một máy điều hoà không khí và được thể hiện như Hình 3.

Môi chất lạnh được máy nén nén thành hơi ở áp suất cao và được bơm đến dàn nóng  thông qua van đảo chiều. Tại dàn nóng, hơi môi chất sẽ được giải nhiệt và ngưng tụ thành môi chất lỏng. Lượng nhiệt toả ra từ dàn nóng sẽ được dòng không khí sấy hấp thu để tăng nhiệt độ như trong giai đoạn 3-4, chu trình sấy bơm nhiệt Hình 2.

Môi chất lỏng tiếp tục đi qua van tiết lưu và vào dàn lạnh, thu năng lượng từ không khí, bốc hơi và sau đó trở về van đảo chiều để máy nén bắt đầu lại chu trình. Trong hệ thống sấy bơm nhiệt, không khí sấy đi qua dàn lạnh sẽ bị hấp thu năng lượng nhiệt, bị làm lạnh và hơi  nước trong không khí sấy sẽ bị ngưng tụ, tách ra ngoài (giai đoạn 2-3, trong chu trình Hình 2).

Hình 3. Sơ đồ cấu tạo bộ phận bơm nhiệt

2. Ưu điểm và phạm vi sử dụng của máy sấy bơm nhiệt

Từ nguyên lý của sấy bơm nhiệt là tác nhân sấy hồi lưu hoàn toàn 100% và có thể sấy ở nhiệt độ thấp nhờ được tách ẩm do ngưng tụ, nên có các ưu điểm chính sau:

• Chất lượng sản phẩm sấy tốt hơn nhờ sấy được ở nhiệt độ thấp.
• Do tác nhân sấy tuần hoàn 100% nên giữ được mùi (hương) của sản phẩm.
• Tác nhân sấy sạch đảm bảo yêu cầu sấy các sản phẩm giá trị cao.

Máy sấy bơm nhiệt thường được ứng dụng để sấy một số sản phẩm rau quả có hàm lượng ẩm lớn để tách ẩm nhanh, giữ được màu sắc, mùi vị và một số yêu cầu khác. Ngoài ra, máy sấy bơm nhiệt còn được ứng dụng trong các ngành công nghiệp khác như dược phẩm, đồ gốm...

3. XEM ỨNG DỤNG SẤY BƠM NHIỆT TẠI ĐÂY