BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP TÍNH TỐN - THIẾT KẾ - CHẾ TẠO VÀ KHẢO NGHIỆM MÁY HẤP GHẸ THEO NGUYÊN LÝ LIÊN TỤC 50 KG/H Họ tên sinh viên: TRẦN QUỐC TIẾN NGUYỄN VĂN RI Ngành: CƠNG NGHỆ NHIỆT LẠNH Niên khóa: 2008 - 2012 Tháng 05 năm 2012 TÍNH TỐN - THIẾT KẾ - CHẾ TẠO VÀ KHẢO NGHIỆM MÁY HẤP GHẸ THEO NGUYÊN LÝ LIÊN TỤC 50 KG/H Tác giả Trần Quốc Tiến Nguyễn Văn Ri Khóa luận trình đề để đáp ứng yêu cầu cấp kỹ sư ngành Công Nghệ Nhiệt Lạnh Giáo viên hướng dẫn TS Lê Anh Đức ThS Nguyễn Văn Lành Tháng 05 năm 2012 ii LỜI CẢM ƠN Trước tiên, xin cảm ơn cha mẹ, người thân gia đình sinh ra, ni dưỡng, động viên yêu thương suốt thời gian qua Gia đình chỗ dựa vững giúp suốt năm học trường Sau đó, em xin gởi lời cảm ơn đến quý thầy Trường Đại Học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh, đặc biệt tồn thể thầy Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ tận tình dạy dỗ truyền đạt cho em kiến thức cần thiết suốt năm theo học trường Em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy TS Lê Anh Đức Giám Đốc Trung Tâm Nhiệt Lạnh trường đại học Nông Lâm TP HCM thầy ThS Nguyễn Văn Lành trực tiếp giúp đỡ, hướng dẫn em suốt trình thực đề tài Em xin cảm ơn anh làm việc Trung Tâm Nhiệt Lạnh trường đại học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh giúp đỡ em suốt thời gian làm đề tài Trung Tâm Cuối cùng, xin cảm ơn tập thể bạn lớp DH08NL tất người bạn giúp đỡ suốt năm học vừa qua thời gian thực khóa luận Xin chân thành cảm ơn! TP HCM, tháng 05 năm 2012 Sinh viên thực hiện: Trần Quốc Tiến Nguyễn Văn Ri iii   TÓM TẮT Tên đề tài: Tính tốn, thiết kế, chế tạo khảo nghiệm máy hấp ghẹ theo nguyên lý liên tục 50 kg/h Mục tiêu: - Tính tốn thiết kế máy hấp ghẹ theo nguyên lý liên tục 50 kg/h - Chế tạo máy - Khảo nghiệm đánh giá khả hoạt động máy Nội dung thực hiện: - Tìm hiểu tổng quan ghẹ - Tìm hiểu phương pháp hấp hải sản hấp ghẹ - Tính tốn thiết kế phận máy hấp ghẹ theo nguyên lý liên tục 50 kg/h - Chế tạo máy - Khảo nghiệm khả hoạt động máy Kết đạt được: - Tính tốn, thiết kế, chế tạo khảo nghiệm máy hấp ghẹ theo nguyên lý liên tục 50 kg/h với thông số sau:  Năng suất máy: 50 kg/h  Cơng suất điện trở: 26 kW  Kích thước máy: 2600x400x1000 mm  Điện áp sử dụng: 220/380 V, pha SV thực GV hướng dẫn Trần Quốc Tiến TS Lê Anh Đức Nguyễn Văn Ri ThS Nguyễn Văn Lành iv MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮT iv MỤC LỤC v DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU ix DANH SÁCH CÁC HÌNH x DANH SÁCH CÁC BẢNG xii Chương MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục đích Chương TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan ghẹ 2.1.1 Khái niệm, nguồn gốc phân loại ghẹ 2.1.2 Các sản phẩm từ ghẹ 2.1.3 Thành phần dinh dưỡng ghẹ 10 2.1.4 Tình hình xuất hải sản Việt Nam 10 2.1.5 Biến đổi thành phần hóa học ghẹ xanh biện pháp kiểm soát 11 2.1.6 Biện pháp giữ chất lượng ghẹ 12 2.1.7 Các phương pháp khai thác ghẹ 12 2.1.8 Một số quy định ghẹ 13 2.1.9 Giới thiệu quy trình chế biến ghẹ đơng lạnh 14 2.2 Tổng quan thiết bị hấp 15 2.2.1 Sơ lược hấp luộc cua ghẹ 15 2.2.2 Nguyên tắc phân loại thiết bị hấp 15 2.2.3 Giới thiệu thiết bị hấp ghẹ 16 2.2.4 Giới thiệu thiết bị hấp thủy hải sản 16 2.2.4.1 Nguyên lý hấp theo mẻ 16 v   2.2.4.2 Hấp thủy hải sản theo nguyên lý liên tục 19 2.2.4.3 Nhận định chung 23 2.2.5 Chọn phương pháp hấp 24 2.3 Cơ sở lý thuyết tính tốn thiết bị máy hấp ghẹ 24 2.3.1 Cơ sở lý thuyết truyền nhiệt: truyền nhiệt qua vách phẳng 24 2.3.2 Cơ sở lý thuyết băng tải 26 2.3.2.1 Những phận băng tải đai 26 2.3.2.2 Lý thuyết tính tốn băng tải 26 Chương PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN 28 3.1 Địa điểm thực đề tài 28 3.2 Phương pháp nghiên cứu 28 3.2.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 28 3.2.2 Phương pháp thiết kế 28 3.2.3 Phương pháp chế tạo 29 3.2.4 Phương pháp khảo nghiệm 29 3.3 Vật liệu khảo nghiệm 29 3.4 Dụng cụ thiết bị 29 3.4.1 Dụng cụ thiết bị dùng cho chế tạo máy 29 3.4.2 Dụng cụ thiết bị dùng cho khảo nghiệm 30 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32 4.1 Số liệu ban đầu 32 4.2 Sơ đồ thiết kế máy hấp ghẹ theo nguyên lý liên tục 50 kg/h 32 4.2.1 Cấu tạo máy 32 4.2.2 Nguyên lý hoạt động 33 4.3 Tính tốn thiết kế băng lưới 34 4.3.1 Tính tốn chọn khay băng tải lưới 34 4.3.2 Tính toán thiết kế băng tải lưới 34 4.3.2.1 Tính tốn lựa chọn thông số băng tải 34 vi    4.3.2.2 Xác định tải trọng mét dài 35 4.3.2.3 Tính tốn phận dẫn động 36 4.4 Tính tốn thiết kế buồng hấp 37 4.4.1 Tính tốn thiết kế vách buồng hấp 37 4.4.2 Tính toán thiết kế nắp buồng hấp 37 4.5 Tính tốn nhiệt lượng cần thiết cung cấp cho buồng hấp 38 4.5.1 Nhiệt lượng tổn thất 38 4.5.1.1 Nhiệt lượng tổn thất làm nóng buồng hấp 38 4.5.1.2 Nhiệt lượng tổn thất qua vách buồng hấp 38 4.5.1.3 Nhiệt lượng tổn thất qua nắp buồng hấp 39 4.5.2 Nhiệt lượng cần thiết để hấp chín ghẹ 40 4.5.3 Tính tốn kích thước nồi nước 41 4.5.4 Tính tốn cơng suất điện trở 41 4.6 Tính tốn thiết kế thiết bị phụ 43 4.6.1 Thiết kế truyền xích 43 4.6.1.1 Chọn loại xích 43 4.6.1.2 Định số đĩa xích 43 4.6.1.3 Định bước xích 43 4.6.1.4 Định khoảng cách trục số mắt xích 45 4.6.1.5 Tính đường kính vòng chia đĩa xích 46 4.6.1.6 Tính lực tác dụng lên trục 46 4.6.2 Tính tốn thiết kế trục tang 47 4.6.2.1 Trục tang chủ động 47 4.6.2.2 Tính tốn trục bị động 52 4.6.3 Tính tốn chọn ổ lăn 52 4.6.4 Tính tốn thiết kế khung máy 54 4.7 Thiết kế mạch điện lắp ráp tủ điều khiển 55 4.7.1 Mục đích điều khiển 55 vii    4.7.2 Yêu cầu điều khiển 55 4.7.3 Các thiết bị điện 55 4.7.4 Thiết kế mạch điện 56 4.7.4.1 Thiết mạch điện trở 56 4.7.4.2 Thiết kế mạch điều khiển 57 4.7.5 Nguyên lý hoạt động mạch điện 58 4.8 Kết khảo nghiệm 59 4.8.1 Khảo nghiệm không tải 59 4.8.1.1 Mục đích 59 4.8.1.2 Nội dung tiến hành 59 4.8.1.3 Kết khảo nghiệm không tải 60 4.8.1.4 Nhận xét 61 4.8.2 Khảo nghiệm có tải 62 4.8.2.1 Mục đích 62 4.8.2.2 Nội dung tiến hành 62 4.8.2.3 Kết khảo nghiệm có tải 62 4.8.2.4 Nhận xétchung 65 Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 66 5.1 Kết luận 66 5.2 Đề nghị 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 viii    DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU Q – Nhiệt lượng, suất v – Vận tốc C – Nhiệt dung riêng n – Số vòng quay F – Diện tích bề mặt h – Chiều cao G, m – Khối lượng α – Hệ số tỏa nhiệt đối lưu L, s – Chiều dài λ – Hệ số dẫn nhiệt D, d – Đường kính δ – Bề dày N – Công suất Gr – Tiêu chuẩn Grashof k – Hệ số truyền nhiệt Ra – Tiêu chuẩn Raylegh g – Gia tốc trọng trường Nu – Tiêu chuẩn Nusselt r – Ẩn nhiệt hóa nước Pr – Tiêu chuẩn Prandtl t – Nhiệt độ, thời gian ix   DANH SÁCH CÁC HÌNH Tên hình Trang Hình 2.1 Ghẹ xanh Hình 2.2 Ghẹ đốm Hình 2.3 Ghẹ ba chấm Hình 2.4 Thịt loại colossal jumbo Hình 2.5 Thịt loại super lump Hình 2.6 Thịt loại backfin Hình 2.7 Thịt loại special Hình 2.8 Thịt loại claw meat Hình 2.9 Sản phẩm cua ghẹ đóng bịch rút chân khơng Hình 2.10 Sơ đồ quy trình chế biến ghẹ đơng lạnh 14 Hình 2.11 Tủ hấp hải sản 17 Hình 2.12 Máy hấp có quạt thổi 17 Hình 2.13 Thiết bị hấp trùng 18 Hình 2.14 Thiết bị hấp thủy hải sản công ty Marel 19 Hình 2.15 Máy hấp cá ngừ tự động nước 20 Hình 2.16 Thiết bị hấp liên tục 21 Hình 2.17 Thiết bị hấp liên tục cho thủy hải sản có vỏ 22 Hình 2.18 Hệ thống hấp thủy hải sản 23 Hình 2.19 Đặc trưng thay đổi nhiệt độ truyền nhiệt qua tường phẳng 25 Hình 4.1 Mơ hình máy hấp ghẹ theo nguyên lý liên tục 50 kg/h 32 Hình 4.2 Lưới Inox có đường kính sợi mm 34 Hình 4.3 Kích thước vách buồng hấp 37 Hình 4.4 Kích thước nắp buồng hấp 37 Hình 4.5 Kích thước nồi nước 42 x   4.7.4.2Thiết kế mạch điều khiển   Hình 4.14 Sơ đồ mạch điều khiển Trong đó: N: Cảm biến nhiệt độ Kn: Khóa dùng để đóng ngắt nhiệt M: Chốt an toàn 57   4.7.5 Nguyên lý hoạt động mạch điện Khi đóng cầu dao đèn màu vàng báo hiệu có điện Ban đầu ta cài đặt nhiệt độ 99 oC nhiệt, khởi động hệ thống cảm biến N thông báo chưa đủ nhiệt đèn màu xanh giữa, khóa Kn đóng lại tất khởi động từ đóng xuống mạch hoạt động với cơng suất 26 kW Khi nhiệt độ lên mức 99 oC cảm biến N thơng báo đóng khóa Kn khởi động từ bật lên làm ngắt điện mức 26 kW trì 10 kW để nước sơi Và để trì nhiệt độ hấp ta tiếp tục điều khiển tay dễ dàng mức điện trở nguyên lý cộng dồn khóa K1, K2, K3, K4, K5 Dùng đồng hồ Amper kế đo lệch pha ổn định dòng điện Khi ổn định ta mở quạt hút để giải nhiệt cho hộp điện   Hình 4.15 Mặt trước mặt hộp điều khiển 58   4.8 Kết khảo nghiệm 4.8.1 Khảo nghiệm khơng tải 4.8.1.1 Mục đích Kiểm tra chất lượng máy so sánh việc tính tốn thiết kế chế tạo Nghiên cứu ảnh hưởng lượng nước bay đến công suất điện trở trình hấp ghẹ 4.8.1.2 Nội dung tiến hành Cài đặt tốc độ băng tải nhờ vào biến tần nhiều mức khác để kiểm tra thông số sau: - Kiểm tra trình hoạt động động Kiểm tra băng tải Kiểm tra đo dòng điện Đổ đầy nước vào nồi ta kiểm tra xem có bị rò rĩ nước điện trở Ta tiến hành thử nghiệm lấy số liệu để xem ảnh hưởng lượng nước bay đến công suất điện trở sau: a) Xác định tần số biến tần chiều dài 1,4 m ứng với mốc thời gian hấp ghẹ Cách tiến hành: - Khảo sát thăm dò: Xác định thời gian di chuyển băng tải khoảng chiều dài 0,2 m ứng với tần số 1, 2, 3, 4, … Hz; để tìm khoảng tần số ứng với khoảng thời gian cần tìm - Sau tiến hành khảo sát tìm mốc tần số ứng với điểm thời gian yêu cầu (3, 4, 5, 6, phút) với khoảng sai số tần 0,1 Hz 59   b) Xác định khối lượng nước bay ứng với mức công suất điện trở Cách tiến hành: - Cho lượng nước 50 lít vào nồi nước Sau tiến hành mở điện trở đun nóng nước nước sôi - Khi nước sôi, bắt đầu bấm đồng hồ tính với thời gian định (5 phút) - Khi vừa đủ phút, tắt điện trở đo mực nước - Khoảng mực nước hụt lượng nước bay ứng với công suất điện trở mở trước Cách xác định lượng nước bay nồi: mh = 1,4.0,22.H Trong đó: kg H – khoảng hụt mực nước, m - Tương tự cho mức công suất điện trở: 10, 16, 18, 21, 26 kW 4.8.1.3Kết khảo nghiệm không tải Động hoạt động bình thường khơng gây tiếng ồn, chạy với chiều quay cài đặt trước Sau hoạt động băng tải khơng thấy sai lệch vị trí Khơng thấy rò rĩ nước nồi chỗ lắp điện trở Mạch điện hoạt động bình thường khơng có cố sảy 60   Bảng 4.1 Kết xác định tần số theo mức thời gian hấp STT Thời gian hấp (phút) Tần số (Hz) 0,5 190 30,8 23,5 18,2 15,7 13,5 30 Bảng 4.2 Kết xác định lượng nước bay STT Công suất điện trở (kW) Lưu lượng nước (kg/h) 10 14 16 23 18 25 21 28 26 37 4.8.1.4 Nhận xét Kết kiểm tra khảo nghiệm cho thấy máy hoạt động bình thường, khơng giống hồn tồn với thiết kế ban đầu sai sót nhỏ Với kết khảo sát bảng 4.1 xác đinh mức tần số ứng với mốc thời gian hấp, nhằm giúp cho việc chuyển đổi thời gian hấp nhanh chóng xác 61   Với kết khảo sát bảng 4.2 xác định được: - Khối lượng nước tiêu hao giờ, nhằm giúp cho việc cung cấp lại lượng nước cho thiết bị trình hấp phù hợp - Xác định hiệu suất điện trở 87,3 % 4.8.2 Khảo nghiệm có tải 4.8.2.1 Mục đích Kiểm tra kết tính tốn thiết kế Tìm chế độ hấp hợp lý 4.8.2.2 Nội dung tiến hành Như nghiên cứu phần tổng quan ghẹ có kích thước từ 6,5 – cm, trọng lượng 150 – 250 g/con thời gian hấp 2,8 – phút Ta chọn đối tượng ghẹ xanh loại có trọng lượng 150 g/con Lần lượt thí nghiệm với mức thời gian hấp cơng suất điện trở khác 4.8.2.3 Kết khảo nghiệm có tải - Đầu tiên tiến hành hấp với cơng suất điện trở 26 kW thời gian hấp phút Thịt ghẹ chín q, có tượng thịt bị khơ co lại Hình 4.16 Thịt ghẹ sau hấp 26 kW thời gian phút - Khảo nghiệm với công suất điện trở 26 kW thời gian phút 62   Thịt ghẹ chín, thơm, thịt mềm thời gian hấp ngắn làm thay đổi suất máy, không phù hợp với thiết kế máy Khơng phù hợp chọn làm chế độ hấp Hình 4.17 Khảo nghiệm với mức 26 kW thời gian phút - Chọn chế độ hấp với công suất điện trở 21 kW, thời gian phút Thịt ghẹ chín đều, thơm, màu sắc đỏ Hình 4.18 Hấp chế độ phút 63   - Công suất điện trở 21 kW thời gian phút Hình 4.19 Hấp chế độ phút công suất điện trở Thịt ghẹ chín đều, thơm, màu sắc đỏ đậm - Tiến hành khảo nghiệm chế độ cơng suất điện trở 16 kW Hình 4.20 Thời gian hấp phút Thịt ghẹ chưa chín lắm, màu sắc nhạt 64   Hình 4.21 Thời gian hấp phút với mức 16 kW điện trở Thịt ghẹ chưa chín màu sắc đậm so với thời gian phút 4.8.2.4 Nhận xét chung Bảng 4.3 Kết đánh giá chất lương ghẹ chế độ hấp Chế độ hấp Đánh giá chất lượng ghẹ Công suất điện trở (kW) Thời gian hấp (phút) 26 Chín 26 Chín 21 Chín 21 Chín 16 Chưa chín 16 Chưa chín Với kết bảng 4.3 cho thấy chế độ hấp phù hợp 21 kW điện trở thời gian phút Thịt ghẹ chín, thơm, có màu đỏ hồng vỏ, đảm bảo suất thiết kế 50 kg/h 65     Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 5.1 Kết luận Sau thời gian tháng thực đề tài chúng tơi tính tốn, thiết kế chế tạo thành cơng máy hấp ghẹ theo ngun lý liên tục có suất 50 kg/h Máy hấp ghẹ có cấu tạo đơn giản, vật liệu dùng chủ yếu Inox, đạt vệ sinh an toàn thực phẩm Máy thiết kế vừa tầm thao tác nên việc vận hành máy dễ dàng, mạch điều khiển có độ xác cao Các thông số máy hấp ghẹ: - Kích thước máy: 2600x370x1000 mm - Năng suất: 50kg/h - Kích thước buồng hấp: 1400x370x200 mm - Cơng suất điện trở: 26 kW - Nhiệt độ hấp: 99oC - Điện áp sử dụng: 220/380 V, pha - Nhiệt lượng nước mh = 30 kg nước/h - Thời gian hấp phút Từ kết kiểm tra khảo nghiệm cho thấy kết tính tốn, thiết kế có sai khác khơng đáng kể nhìn chung xác Đề tài đạt mục tiêu đề ban đầu: Quá trình hấp ghẹ theo phương pháp liên tục, ghẹ chín mà giữ mùi vị thơm ngon làm tăng giá trị sản phẩm trước đưa vào đóng hộp 66   5.2 Đề nghị Do thời gian thực đề tài ngắn, vấn đề cần thực tương đối mới, lượng công việc nhiều, nên chắn không tránh khỏi sai sót luận văn Chúng tơi xin đề suất sau: - Cần nguồn kinh phí để tiến hành chế tạo máy cải tiến dùng hai phương pháp hấp vừa sử dụng điện trở vừa sử dụng nồi công nghiệp 67   TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Trọng Hiệp Chi Tiết Máy, tập I II Nhà Xuất Bản Giáo Dục Hà Nội 1994 Trần Văn Phú.Tính Tốn Thiết Kế Hệ Thống Sấy Nhà Xuất Bản Giáo Dục 2001 Nguyễn Hồng Ngân, Nguyễn Danh Sơn Kỹ Thuật Nâng Chuyển, Tập II Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh 2004 PGS TSBùi Hải Tính Toán Thiết Kế Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt Nhà Xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật 2008 Trần Hữu Quế Vẽ Kỹ Thuật Cơ Khí, Tập I Nhà Xuất Bản Giáo Dục 2004 Trần Hữu Quế, Đặng Văn Cứ, Nguyễn Văn Tuấn Vẽ Kỹ Thuật Cơ Khí, Tập II Nhà Xuất Bản Giáo Dục 2003 Hồng Đình Tín, Bùi Hải Bài Tập Nhiệt Động Học Kỹ Thuật Và Truyền Nhiệt Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh 2004 Nguyễn Hồng Phong Bài Giảng Sức Bền Vật Liệu I, II Đại Học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh 2005 Nguyễn Hồng Phong Bài Giảng Chi Tiết Máy I, II Đại Học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh 2005 10 Website: www.engineeringtoolbox.com 11 Website: www.patkol.com 12 Website: www.marel.com 13 Website: www.tiengiang.gov.vn 68   MỘT SỐ HÌNH ẢNH TRONG QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN 69   70     71   ... nhiệt hóa nước Pr – Tiêu chuẩn Prandtl t – Nhiệt độ, thời gian ix   DANH SÁCH CÁC HÌNH Tên hình Trang Hình 2.1 Ghẹ xanh Hình 2.2 Ghẹ đốm Hình 2.3 Ghẹ ba chấm ... Hình 4.21 Thời gian hấp phút với mức 16 kW điện trở 65 xi   DANH SÁCH CÁC BẢNG   Tên bảng Trang Bảng 2.1 Thành phần dinh dưỡng 100g ghẹ 10 Bảng 2.2 Yêu cầu nguyên liệu