Luận văn thiết lập chế Độ sấy vi sóng tối Ưu cho nấm rơm bằng phương pháp tối Ưu hóa Đa mục tiêu trên cơ sở thuật toán vượt khe

Tổng quan về phạm vì ứng dụng phát nhiệt của sống điện từ vủng dãi tần Tình 4 Phương thúc truyền lan của sống điện từ rong không gian 15 tình 5: Tổng quan phương thức truyền sóng điện

BỘ GIÁO DỤC VÀ DÀO TẠO TRƯỜNG BẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Phạm Thé Van

"THIẾT LẬP CHẾ BỘ SAY VI SONG TOL UU CITO NAM ROM BANG PILITONG PHÁP TÓI

UU HOA DA MUC TIEU TREN CƠ SỞ THỊ TOAN VUQT KHE

Chuyên ngành : Kỹ thuật nhiệt

LUẬN VĂN THẠC SỈ KHOA HỌC

LOI CAM DOAN

Tôi tỉa cam đoan đây là công trình nghiên cửu cúa bản thân tôi, được thực

hiện đưới sự hướng đẫn khoa học của tập thể hướng dẫn Tát cá những tải liện mà

luận văn có trích dẫn đã được liệt kê đầy đủ và rõ ràng, ngoài ra lắc giả không Irích

đân bắt kỳ tải liệu nào khác Các số liệu và kết quả nghiên cứu nếu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai khác cêng bế trong bát kỳ công trình nảo

Tác giá luận văn

Phạm Thế Văn

°

LOL CAM ON Trước hết, tôi xin trần trọng cảm ơn Trường Dại học Bách Khoa IIà Nội, Viện

TĐáo lạo Sau Đại học và các thây, cô giảng viên của Viện Khoa học & Công nghệ

Nhiệt Lạnh, Viện Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm dã tạo diểu kiện

thuận lại và góp nhiều ý kiến quý báu giúp tôi hoàn thành luận văn này

Đặc biệt, tôi xin bảy tổ lòng biết ơn chân thành tới GVC.TS Nguyễn Đức

‘Trung dã hết lòng hướng dẫn, giúp dỡ, tin tưởng va tao moi diéu kiện thuận lợi chơ tôi trong suốt quá trinh thực hiện đề tài

Tôi cũng xin chân thành cấm ơn những đồng góp quý báu và nhiệt thành của

có PGS.V§.LSKH Nguyễn Văn Mạnh đã góp phần hoàn thiện luận vẫn của tôi

Tôi xin chân thành cam on!

Tác giá luận văn

CHV.KS Phạm Thế Văn

điều khiển các hệ thông gia nhiệt ứng dụng công nghệ vi sóng 24

144 Câu tạo của hệ thông sấy vị sóng - - 38

13.2 ‘Thanh phản dinh dưỡng và giá trị của nấm rơm sce?

133 Tinh hinh sẵn xuất và tiều thụ, thị trường của nắm rơm - 39

14 MUC TIBULUAN VĂN

CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT TÔI ƯU HÓA VÀ TỎI ƯU HỎA - 4

TIÀM DA MỤC TIỂU TRÊN CƠ SỞ LÝ TITUYT VUGT KIM

21 PHƯƠNG PHAP GTAT RAT TOAN TOT Ut HÓA ĐA MỤC TIÊU 43

22 PINUONG PILAP GLAI BAI TOAN TOI UU TIOA DA MỤC TIÊU 46

23 KHAT QUAT VR BUGC CHUYEN RONG TRONG QUA TRINH TOT

2.4 Nguyên lý chuyển động vượt khe oc an vente _-

251 Xác định bước vượt khe dựa theo đạo hàm 157 25.2 Xác định bước vượt khe dựa theo gid tri ham 38

26 SỞ DÓ NGUYÊN LÝ THUẬT TOÁN TÔI ƯU HÓA VƯỢT KIH 61

27 BƯỚC VƯỢT KHE VÀ HƯỚNG TRỤC GIÁO TỰA NÓN (HƯỚNG

3.2.2 Nghiên cứu vẻ sự biển đổi hàm lượng protein ota nam rom va su thay

đôi chỉ số SMITR trang các điền kiện khác nhau vẻ chỉ số cổng suất riêng phân và

tốc đỏ giỏ trong sấy vì sóng

35 "Tui LAP AM MUC ‘TU TUONG DUGNG VO DIEU KUIN

3.6 CỰC TIỂU HÓA HẢM MỤC TIỂU TƯƠNG ĐƯƠNG

TT ‹'Š* ` `"

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHU LUC CODE PASCAL .à.ccsekeiirreeree

86 88

DANH MỤC HÌNH VE, DO THI

Tinh 3 Tổng quan về phạm vì ứng dụng phát nhiệt của sống điện từ (vủng dãi tần

Tình 4 Phương thúc truyền lan của sống điện từ rong không gian 15

tình 5: Tổng quan phương thức truyền sóng điện từ và sự suy hao trong quá trinh

THình 6: Tân số và buớc sóng tương ứng của sóng điện tử tại các vùng, 1

Hình 7: Truyền lan của vị sóng trong lỏng kim loại tạo ra bức xạ nhiệt 18

TRnh 8 Diéu kiện biến của hệ phương trinh Maxwell cho vật thể bất kỳ trong không

Hình 9 Phản ứng và hệ số điện môi suy hao của nước, kim loại, phi kim 25

Tinh 10: Sự phát nhiệt mạnh mẽ hơn ở các phân tử nước gây r bởi sự thay dé:

thưởng liên tục theo thời gian do sự biến thiên của sóng diện từ 36

Tìmh 11: Sự phân bố không đông để

Hình 12: So sánh sự phân bế nhiệt độ giữa oác trường hợp có vả không sử dụng công suất phải ra lrên khối vật liệu 3

Tinh 15: Dặc tính điều khiển điện áp vị sóng bằng TRIAC 32 Hình 16; Bộ diều khiến dầu phat vi song bing IGBT 32

Tình 20: Cực đại của của [(x) cũng chính là cực tiểu của —f(x) 4

Tình 22: Sự biển thiên hảm raục tiêu đọc theo hướng chuyên động, 36 TRình 23: Lưu đồ thuật toán xác định bước vượt khe đụa theo đạo bảm theo hướng,

s8

TRnh 24: Dấu hiệu vượt khe đựa theo giá trị hẻm tại ba điểm liên tiếp se

Hình 25: Xác dịnh bước vượt khe dựa theo giá trị bam 60 Hình 26; Sơ đỗ thuật toán tôi ưa hóa vượt khe 61

Tình 28: Quá trình cực tiêu hoá theo thuật toán VAF 65

Hinh 30: Mõ hinh hóa hàm kết quả thí nghiệm ảnh hưởng tốc đệ giỏ vả công suất ví

Tình 31: Các hệ số phương trình hai ấn đạng bậc 2 trơn từng khúc của hàmH, 78

Hình 32: Mô hình hóa hàm kết quả thí nghiệm ánh hướng tốc độ giỏ vá công suất ví

Tình 33: Các hệ số phương trình hai ẫn đựng bậc 2 trơn từng khúc của hàm #,, 80

6

Tinh 34: Lap trinh giải bài toàn tối ưu hóa tìm được bằng thuật toán vượt khe

LOL MO BAU

Nam rom là một loại thực phẩm phổ biển, được nhiều người ưa thích ở nước la cũng như các nước trong khu vực Nắm rơm chứa dây đủ các chất dịh dưỡng cần

thiệt, tuy ở tỷ lệ thập, được sử dựng để chế biển nhiều loại sản phẩm khác nhau, tao

niên hương vị đặc biệt cho thục phẩm Hảm lượng prolem trong nguyên liệu nằm Tơm cao, nắm rơm củn là nguồn thực phẩm giàu các chất khoảng và các acid ami

không thay thể, các vitamin A, D, B, E, không độc tỏ

Tuy nhiên trong nm rom co ham lượng nước tương đối cao và hư hồng nhanh

so với cáo loại thực phẩm khác Do đó, việc áp dụng công nghệ chế biển va bảo

quản cho nắm rơm như phơi, sảy khô, muối, đồng hộp là nhu cầu tất yêu Trang đó

phương pháp phơi và say khô là thông dụng,

Nắm rơm thông thường được sử dựng tươi, nhưng hiện nay mặt hang nfm sấy

cảng ngảy cảng được chú trọng vì khả năng bảo quản và ứng đụng của nó trong

công nghệ thực phẩm ngày cảng cao vả thị trường nằm sảy xuất khâu cũng dược tập trung Vậy muốn sản phẩm sây có chất lượng tốt đòi hỏi có chế độ sẩy tết và phương pháp sây thích hợp Đa số các phương pháp sấy hiện nay thường tổn tại một

số nhược điểm như thời gian sấy đời, chát lượng cảm quan sau sẩy chưa lỗi, mm

toàn vệ sinh thực phẩm chưa được đảm bảo, thành phân định dưỡng bị suy giảm

Trong bồi cảnh đó, sấy vĩ sóng nổi lêu như là một phương pháp say giải quyết được phân lớn các văn dễ trên: thời gian sấy, chất lượng kết quả cảm quan sau sấy, giá trị

định đưỡng và an toàn vệ sinh thực phẩm

Ta đó, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: "Thiết tập chỗ độ sấy vĩ vắng tối eu che nữm rơm bằng phương phúp tối ưu hào đu mục tiêu trên cơ sử thuật toán vượt

khe” Nhằm mục đích nghiên cứu khá năng tôi ưu cho phương pháp sấy ví sóng đối

với đổi trong nam rene

CHUGNG 1: FONG QUAN L1 DONG LUC HOC QUA TRINH SAY

LLL Quad mình sấy

Quá trình sẵy là quá trình chất lòng hoặc hơi của nó má chủ yếu là nước hoặc

hơi nước nhận năng lượng đế dịch chuyển từ trong lòng vật liệu sấy ra bể mặt và

Quá trình sẩy là quá trình phức hợp của các quia trình tuyển nhiệt, chuyên

khối xây ra đồng thời Bên cạnh đó, các quá trình khác có thé điễn ra như quá trinh

tức xạ nhiệt hình thánh từ các tác nhân vật lý khác nhau Để quá trinh say xảy

ra, liệu say nhận được nguồn năng lượng theo một phương thức nào đó

'Trong đó Pị; Paụ , Pa lần lượt lả phân áp suất của hơi nước trong tâm vật, trên

bể mặt và của môi trường xung quanh Nếu gọi L là động lực quả trình sấy thì động lực này cũng tí lệ thuận với độ chênh phân áp suất (P Pu):

Âm trong vật liệu luôn dịch chuyển theo chiêu từ rơi có phân ấp suất cao sang nơi có phân áp suất tháp Độ chênh nảy cảng cao thì động lực sây cảng lớn Theo

9

đó, có thể tăng p, bing cach dét nong vat liệu hoặc làm giảm phân áp suất hơi nước

Pu của môi trường xung quanh đẻ tạo động lực cho quá trình sấy

Py

Hình 1: Động lực quả trình sấu

1.1.3 Các phương pháp sấp

Thong thường hiện nay dựa vào trạng thải TNS hay cách tạo ra động lực quá

trình dịch chuyên nhiệt - âm, người ta phân ra thành hai phương phap say, do 1a

phương pháp sáy lạnh vả phương pháp sảy nóng

eel fe) lên Và máy | nến Hiếu bơi

Hình 2: Phân loại các phương pháp sấy

“Theo nguyên lý của động lực sấy, ta có chuyên động quả trình sây sế gồm 2

phân: đông lực từ trong lòng vật ra bề mặt và đông lực từ bẻ mặt ra môi trường

Do đó gọi L là động lực sảy thì L tỉ lệ với P,-P,

10

+; phân áp suất trong vật

Tụ: phân áp suất trong môi trường

Tác nhân say là những chất dùng dẻ dưa lượng am tách ra từ vật liệu sảy ra khỏi

thiết bị sấy Trang quá trình sấy, lượng 4m thoát ra ngoài vật liện ngày càng tăng,

đến một hắc nào đó sẽ đại trạng thát cân bằng giữa vật liệu sấy và môi trường bến trong buồng sấy, lúc đó quả trình thoát âm của vật liệu sảy sẽ dừng lại Trong nhiều

ác nhân sây đóng vai trỏ cung cấp nhiệt cho vật liệu sây đề hóa hơi âm

nhân sấy thường dùng là các chất khí như không khi, khối lò, hơi quá

nhiệt Chất lóng cũng cỏ thể làm tác nhân sẩy như các loại dầu, một số loại muối

nóng chảy Hiện nay, với tiễn bộ của khoa học kỹ thuật, năng lượng vi sóng kết hợp với môi trường chân không công là một tác nhân sây mới dang dược nghiên cửu và

từng dụng rộng rãi Irong nội dụng này sẽ để cập đến ba loại tác nhân sắy sử dung

phố biển nhật là không khí, khói lò và năng lượng vi sóng kết hợp với môi trường

chân không,

1.1.4 Tác nhân sấy không khí

Không khí lả loại tác nhân sây có sẵn trong tự nhiên, không gây độc hại vả

ăn phẩm sấy Không khí là hỗn hợp của nhiều chất khí khác nhau Không khí bao gồm một số chất khí chủ yêu là Oxygen (O2, 20.95%) va Nitrogen

(N2, 70.0894) cộng với một lượng nhô các khí khác như Argon (Ar, 0.93%),

không gay ban

Carbon dioxide (CO2, 0.03%}, va Neon (Ne, 0.0018%}, cdc ty 16 % nay tinh theo

trọng lượng và có thẻ thay đổi ít nhiều tùy điều kiện mỗi trường, vị trí địa lý

Không khi trang tự nhiên cô chứa một lượng Hơi nước nhất định, Tượng hơi nước

này dược diễn tả bằng độ âm Tý số trọng lượng hơi nước chứa trong không khi sấy

luôn nhỏ hơn 1/10

1.1.5 Tác nhân sấp khỏi là

Khỏi lò lá sản phẩm khi của quả trình đốt cháy một chất đết nảo đó Khối lượng, thành phần và các thông số trạng thái của khỏi lẻ pm thuộc vào thành phân của chất đốt và phương pháp đốt cháy Để tạo khói lò có thé đốt các loại nhiên liệu: than, cúi, trấu, dâu, khi đốt Khói lò cớ thể sứ dụng trục tiếp lắm tác nhân sấy,

hoặc sử dụng gián tiếp đẻ đốt nóng không khi

a

* Ưu điểm

~ Có thể điều chỉnh nhiệt độ của mỗi chí

ry trong nội khoảng rất rộng

- Cấu trúc hệ thông dơn giản, dễ chế tạo lắp đặt và bảo trì

- Đầu tư vên it, không phải đủng calorife

- Giảm liêu hao điện năng, đo giảm trở lực hộ thống

- Nâng cao được hiệu quả sử dụng của thiết bị

Trong công nghiệp thực phẩm khói lò thường ít dược sử dụng Thông thường

người ta dùng để sảy các loại hạt nông sản Ngoi ra người ta có thể sử dụng khí tự

nhiên làm chất đốt, vì khói tạo ra tương đối sạch, tuy nhiên thành phân khói vẫn cỏ

hàm lượng ẩm và khí oxit nitơ cao (độc hại với con người), nên cản phải tiếp tục Jam sạch trước khi sử dụng để sây thực phẩm

116 Năng lượng vì sống

Vi sông là sóng điện từ có bước sóng nằm từ 0.3 GHz dếu 300 GH» Séng điện

từ läsóng ngang có thành phan điện tích đao động theo phương thẳng đứng và thành phan điện lừ dao động theo phương năm ruyang Tân số của súng điện từ bằng; Lần số của diễn tích dao dòng và vận tóc của nó trong chân không bằng vận tốc ảnh sáng

trong chân không ¢ — 3.108 més

Sóng điện từ phản xạ trên các bể mặt kim loại và giao thea dược với nhau

Những sóng cơ học truyền trong những môi trường đản hỏi, còn sóng điện từ thì nó

tự truyền đi mà không căn đến sự biến dang của môi trường đàn hồi

Vi sóng chơ thấy tiểm năng dây hứa hạn trong, các quả trình sân suất thực phẩm,

nó được ứng dụng trong các quá trình chế biển nhiệt như gia nhiệt, nâu ăn, sảy khô, nướng, chân và khử trùng, Trong quá trình làm nóng và làm khả bằng năng lượng

vi sống, sự truyền nhiệt diễn ra nhưh chóng và điển ra bên trong của vật liệu

liệu lớn hơn điểm báo hẻa, quá trình mao đẫn là chủ yêu của việc di chuyên âm vật

* Quá trình bay hơi nưóc bê mặt vật liệu ám: được xem nhà quá trình bay hơi nước

trên bê mặt âm tự do, phụ thuộc vào cáo điều kiện vậi lý giữa không khi và nước 'Tốc dộ bay hơi của nước vào không khi phụ thuộc vào chênh lệch áp suất của hơi

nước trên bề mặt vật ph và phân áp suất hơi nước của môi trường, đặt vật po

* Quả trình mao đần: là quá trình đi chuyển 4m từ bên Irong vật ẩm ra bể mặt Quá trình mao din nhanh hay chậm phụ thuộc vào áp suất mao dẫn lớn hay nhõ

* Quá trình khuếch tán âm: là quá trình ảm được khuếch tán vào môi trường bên

trong buồng sấy và dược tác nhân sây dưa ra ngoài

_Dộ chênh lệch áp suất hơi nước bên trong vật liệu và mồi trường sây được xem

1à động lực thúc đây tốc độ địch chuyến ấm trong vật liệu sấy Nếu hạ thâp áp suất

trong một thiết bị chân không xuống, dến áp suất mả ở dó nước trọng, vật liệu bắt đầu sôi và bốc hơi sẽ tạo nên một đòng chênh lệch áp suất đáng kề dọc theo bẻ mat vật liên, làm hình thánh nên một dòng âm chuyển động trong vật liệu theo hưởng từ

trong ra bể mặt ngoài Điều này có nghữa là ở một áp suất nhất tịnh nước sẽ só mội

điểm sôi nhất định, do vậy khi hút chân không sẽ làm cho áp suất trong vật liệu

giảm đi và đến mức nhiệt độ bên trong vật liệu đạt đến nhiệt độ sối của nước ở 4p

suất đó Nước trong vật sẽ hóa hơi và làm tăng áp suất trong vật liễu và tạo nên một chênh lệch áp suất hơi Áp — (Đen — Ph) giữa áp suất báo hòa hơi nước lrên bể mặt và phân áp suất hơi nước trong môi trường đặt vật sảy; đây chính lả nguồn déng lực chính tạo điều kiện thúc đây quá trinh di chuyển ẩm từ bên trong vật liệu ra ngoái

bê mặt bay hơi Dưới điểu kiên chân không đỏ, quá trình bay hơi điễn ra nhanh:

chóng và quả trình làm khô vật liệu sẽ rất nhanh, thời gian sẵy giảm xuống dáng kể

1.1.8 Ẩm trong vật liệu

Trong vật liệu ấm, phan chất lông (âm) chủ yếu là nước Tùy thuộc vào quá trình hình thành và môi trường xung quanh, nước có thể Lên tại ở bạ dạng: rắn, lông, hơi Dudi áp suất khi quyền (760 mmÏlg) nưúc chuyển từ pha rắn sang pha lỏng vả ngược lại ở 0C với nhiệt ân nắng chảy là 332,3 kl“kg, sôi 100%C với nhiệt ấn hóa

13

hoi 14 2256.3 kI/kg; khối lượng riêng của nước ở 0°C 14 999 ke/m*, 4 40°C là 1000

kgán” và ở 100°C là 958 ken?

Quả trình sảy cung cấp năng lượng cho nước dễ thẳng các lực liên kết giữa nước

và vật liệu sây, nhằm địch chuyển mước từ trong lòng vật sây ra bê mặt và đi vào tác

nhân sảy để thải vào môi trường Bản chải các liên kết giữa nước và vật liệu là hiện

tượng hấp phụ

Trong quá trình hấp phụ hóa học các phân tứ chất lỏng và vật rắn có sự thay đối

ự liên kết

thành phần hoặc bị phá hủy với việc trao đổi điện tử vòng ngoài tử

giữa hai pha là do mỗi liên kết từng, phân tử hay nguyên tử riêng biệt Hấp phụ hóa

học rất bên vững và thường liên kết này không, bị phả võ trong quá trình sây Khác

với hấp phụ hóa học, hấp phụ vật lý là hiện tương lên kết giữa các phân tử của nước với các phân tứ của vật hấp phụ, không, có sự trao đổi ion má chỉ do sức căng,

mặt ngoài là lực mao đẫn gây ra Liên kết càng yêu dan khi lớp chất long cang xa

bể mặt vật rần, ở sát bẻ mặt vật rắn tốc độ hắp phụ của lớp phân tử dâu tiên rất lớn Tran | cemẺ bẻ mặt, vật có thể hấp thụ tới 1015 phân tử nước Ban đâu quá trình hấp

phụ, lớp chất lỏng bị hắp phụ tập trung tại những vùng bắp phụ mạnh, sau đó lan ra

'Theo cách phân loại phổ biến nhất, tất cá các đạng liên kết âm được chia thành

ta nhóm chính: liên kết hóa học, liên kết hóa lý, liên kết cơ lý

Industry — Science — Medical: Công nghiép — Khoa hoc — ¥ té) mét cách hiệu quả

ưu điểm, nhược điểm, mô hinh toán học, động hoạc quả trình gia nhiệt, đặc tính điều chỉnh căn bản cơ chế phát nhiệt cũng như yêu cầu thiết kế, vật liêu chẻ tạo của

vi sóng cần được làm rõ trong nhiều nghiên cứu

Vi sông là một dạng sóng điện từ truyền trong không gian ba chiều dưới dang các dao động hình sin của điện trường E vả cảm ứng từ H theo các phương trực giao (vuông gỏe) với phương truyền chỉnh của sóng

Dải ứng dung ISM (Công nghiệp, Khoa học, Y tế) _ Tần ốf (MH:}

Hình 3 Tổng quan về phạm vi ứng dụng phát nhiệt của sóng điện từ (vùng

dai tan vi sóng và vùng dải tân RF)

Phương thức truyền sóng điện từ và dải tần số của vi sóng (MW: Microwave)

cũng như vùng sóng Radio (RF) được dùng trong công nghệ phát nhiệt được mô tả

cụ thể như hình dưới đây:

Hình 4 Phương thức truyền lan của sóng điện từ trong không gian

15

Trong qua trình truyền lan trong không gian, năng lượng sỏng điện tử luôn cỏ xu hưởng bị suy hao do tạo bức xạ điện từ, bức xạ nhiệt, tương tác cơ học với các

thành phân trong môi trường truyền dẫn Trong môi trường chân không tuyệt đổi, năng lượng sóng điện từ không bị suy hao trong quá trinh truyền lan được biểu diễn

Hình 5: Tổng quan phương thức truyễn sóng điện từ và sw suy hao trong qué trinh

truyền lan trong không gian Sóng điện từ đi trong không gian theo phương truyền lan như hình vẽ trên theo các bước Các bước này gọi là bước sóng theo thuật ngữ của chuyên ngành vật lý

kỹ thuật Trong môi trường truyền lan chân không, sóng điện từ thường được qui

đổi giữ tần số với bước sóng theo công thức:

(m4$): vận tốc truyền sóng điện từ trong môi trường truyền lan Trong môi

ảnh sáng: V — 3.10 mà) Đối

trường chân không, vận tốc này được lính vận tế

với các môi trường khác, vận tốc nảy dược tính theo cổng thức sau:

(1.2)

Ký hiệu của các dại lượng trong công thức (1.2) được giải thích như sau:

£? là hệ số điện môi thuần của môi tường truyền lan

C: vận tốc ánh sang (C = 3.108 (m/s)}

Radio 1t sống đãi sew"

Hình 6: Tân số và bước sóng lương ứng của sóng điện tit tai cde vies Giá trị của hệ số £" ong không khí rãi gần với lrị số tương ứng của môi trường, chân không (bằng 1) Trong quá trình tính toàn — thiết kế các thiết bị gia nhiệt sử dụng công nghệ vi sóng với không gian bao quanh vật liệu lá không khi, trị số V trong công thức (1.1) được lây đúng bằng vận tốc ánh sáng Khi ây, tương quan về tân số và bước sóng giữa các vùng, hình 1.4 chỉ rõ chỉ Hết các khoảng tần số và bước sóng của sóng diện từ

1.22 Bức xe nhiệt bằng điện từ bằng công nghệ vỉ sóng

Pham vi tin số từ 0,3 MHz» dến 0.03 THz dược phép ứng dụng rộng rãi trong, công nghiệp, khoa học cũng như y tế tạo thánh một đãi tan số [SM (Industry,

Science, Medical) voi myc dich phat nhiét ISM được chia làm hai vũng nhỏ: vùng, phát nhiệt cao tần với song Radio (RF: 0,3 MHz dén 0,3 GH») va vùng phát nhiệt vi song (Microwave: 0,3 GHz dén 0,03 THz)

Vi séng (microwave) cé dai tân từ 0,3 GHz đến 0,03 THz được đừng phố biến

hon dai (an số Radio có tân số từ 0,3 MH+ đến 0,3 GHz) trong công nghệ búc xạ nhiệt Vi sóng dược truyền trên môi trường truyền lan sẽ tương tác với các vật liệu điện môi phi kim đặc biệt các vật liêu chứa nước (vật liệu âm) trong không gian truyền dẫn Ứng dụng điển hình ga vì sóng trong công nghệ nhiệt là

áo lò vỉ sóng

cân dụng, ngoải ra các thiết bị ứng, dung vi song trong công nghiệp điển hình như

các thiết bị phân tìng hỏa học có hỗ trợ bởi vị sóng, thiết bị thanh trùng — tiệt trùng,

trong công nghệ sinh học, thiết bị rang vi sóng trong công nghệ thực phẩm, thiết bị sấy sử dụng công nghệ v1 sóng,

Với đặc thù của việc truyền năng lượng thông qua môi Irường truyền đẫn có thể

1à không khí hoặc chân không, nên tiêu hao năng lượng trong quả trình truyền — dẫn năng lượng của công nghệ vi sóng cao hơn hắn việc truyền nhiệt theo các phương, thức truyền nhiệt năng thông thường như bức xạ, đối lưu hay dẫn nhiệt Năng lượng, điện từ của vị sóng, được truyền đến vật liệu rồi mới phát bức xạ nhiệt trên cơ sở tương lác giữ sóng điện từ với vật liệu điện môi nên hầu như không có sự mái rất

năng lượng do phát nhiệt ra môi trường do quá trình truyền — dẫn năng lượng Hiệu

suất sử dựng năng lượng vỉ thế cũng cao hơn hẳn các phương thức vả công nghệ

phát nhiệt hiện đại khác như công nphệ bức xạ nhiệt theo phương pháp hồng ngoại

18

Chính vi vậy trong các ủng dụng phát nhiệt, công nghệ vi sóng đang trở thành méL trong nhiing công nghệ tiên tiến trong kỹ thuật nhiệt phục vụ công nghiệp:

Tủ trong bất cứ môi trường truyền — dẫn vị sóng là không khí hay chân không hoặc môi trường điện môi của vật liệu, việc tính toán suy hao điện trường và từ trường đêu tuần theo hệ phương trình toàn học đạo hàm riêng theo cả không gian và thời gian của Maxwell dỡ xây dựng,

Mức độ suy bao phụ thuộc vào bước sóng của sóng điện từ 2 (m), hệ số điện môi phức hợp của môi trường truyền lan, Hệ số từ thảm phức hợp của môi trường tryển lan Mức độ suy hao biến thiên theo ham số mũ của tích giữa khoảng cách truyền

lan và hệ số đặc trưng cho sự suy hao — hệ số suy hao (4) như trong công tức sau

Ay hiệu của các dại lượng trong công thức (1.3) được giái thích như sau:

B (Vim): Cường độ điện trường hiệu đụng tại điểm có khoảng cách z (m) so với

tâm nguồn phải

Ky (Vin) Cường độ điện trường hiệu dụng tại tâm nguồn phat

z(m} Khoảng cách từ điểm cần xác định giá trị hiệu dụng tới tâm nguồn phát

a, (Vim): Hé

trong môi trường truyền lan

uy hao của việc lan tuyển của sóng điện từ có bước sống 2 qm)

Sự suy hao từ trường H trong môi trường truyền la của séng điện từ hoàn toàn

Tương Lự suy hao của điện trường B như trong công thức (1.3)

ý hiệu cửa các đại lượng trong công thức (1.1) được giải thich niu sau

H (A‘m): Cường độ từ trường hiệu dụng tại điểm có khoảng cách z (m) so với

1âm nguồn phat

Hạ(A/m}: Cường độ từ trường hiệu dụng tại tâm nguồn phát

zám) và ø (Tần) như trong công thức (1.1)

Mật độ phân bổ công suốt điện từ trường dược tính băng tích của diện trường E

và từ trường II, nên sự suy hao công suất điện từ trường tại các điểm cách tầm nguồn phải mội khoảng zn) được lính như sau:

19

pŠ — pậc 2z q5)

Ay hiệu của các đại lượng trong, công thức (L.5) được giái thích như sau:

pŠ (W/m”): Mật độ phân bổ công suất diện tử trường tại điểm có khoảng cách z

so với tâm nguễn phát

pé CWim’): Mat độ phân bồ công suất điện từ trường phát ra tại tâm nguồn phát zím) và œ (1/m) như trong công thức (1.1)

Dai long mat độ phân bổ công suất điện tử trường thường không được sử dụng,

nhiều mà nó chỉ mang ý nghĩa về mặt lý thuyết thuần ch ít mang ý nghĩa vẻ mặt

tính toán lý thuyết Đại lượng công suất điện từ trường thường được sử địng nhiều hơn trong tỉnh toán ly thuyết cũng như tính toán kỹ thuật Nếu muôn tính toán gia trị của công suất điện từ trường trên các bể mặt của một vật thế cụ thế được đặc trưng bối một giới nội trên miền (A), chúng 1a có thể xác định bằng tích phân wa

ntư công thức sau:

Công suất điện từ trường theo công thức (1.6) được dũng để xác định công suất

điện từ phân bố trên toàn bộ bể mặt một vật thể Trong các phép tỉnh toán kỳ thuật

ng dựng để tính toán — thiết kế các thiết bị rang vi sóng nói riêng và thiết bị gia

nhiệt bằng vi song néi chúng, công thức (1.5) được dùng để tỉnh công suất điện lừ trường truyền đến bẻ mặt khỏi vật liệu theo công suất diện tử trường bức xạ phát ra

từ nguồn phát Công thức (1.5) và công thức (1.6) chỉ được sử dụng trong các tỉnh

toán — thiết kế hệ thống gia nhiệt bằng vĩ sóng cho các vật liệu rồng hoàn toàn và có

độ dày nhỏ không đáng kể so với đường kính của khói vật liệu Dạng vật liệu được

mô tá như trên đây hản như không xuất hiện trong các ứng dung gia nhiệt thực tê

Năng lượng diện từ trường của vị sóng lại có tính dâm xuyên cao, nên khi tiếp

xúc với vật liệu gia nhiệt có một độ dây thực tế (không có một thực thể nào cỏ một

độ đây gần như bằng 0 như trong lý thuyết tỉnh toán để công suât bức xạ điện từ trường bể raặ(), công suất điện từ trường truyền đến liếp lục được phân bổ theo độ đâm xuyên sâu vào bên trong của vật liệu Công thức tính toán mức độ phân bố

công suất điện từ theo mức độ xuyên sâu vào trong vật liệu cũng cỏ dạng ham mit thự sau

Ký hiệu của các đại lượng trong công thức (L.7) được giất thích như sau:

?Ä (W/mỦ): Công suất điện từ trường khối tại các điểm trên mặt cất có khoảng

cách Ï so với bê mặt khôi vật liệu (nơi tiép giáp với môi trường truyền lan)

pd (Wan): Céng suất điện từ trường khôi tại các điểm trên bề mặt khôi vật liệu

1 (m): khoăng cách từ mặt cất cần tỉnh toán tới bê mặt khối vật liệu (nơi tiếp giáp

của khối vật liệu với môi trường truyền lan)

D là hệ số đặc trưng cho bản chất vật liệu (hệ số điện môi phức hợp) và bước sóng của nguồn phát kích vi sóng tác đụng lên khối vật liệu D được tính theo

plhương trình (1.8) dười đây:

Qua công thúc (1.8) và công thức xắp xỉ (1.9), khả năng đâm xuyên không chi

phụ thuộc vào bước sông mà còa phụ thuộc rất nhiều vào hệ số điện môi thuần e` và

hệ số điện môi suy hao e'", Các hệ số nảy phụ thuộc chặt chẽ vào nhiệt độ vật liệu

và tấn số kích thích từ nguồn phát bức xạ vi sóng, Khi tản số tăng đẫn đến cáo biến

dỗi: Bước sóng kích thích giâma, e" có xu hướng giảm con e” lai có xu hướng tăng,

'Theo như đánh gia chung 6 phẩn trên, khi tần số kích thích từ nguồn phat bite xa vi sóng thì D sẽ giảm rất mạnh

Trong các tng đụng phát nhiệt hoặc nhiều ứng dụng khác nhau sử đụng công nghệ vì sóng đôi hồi độ đâm xuyên cao (kích thước vật thể thao lắc lớn) như thanh

trùng vi sóng, gia nhiệt vị sóng ., các nhà sản xuất luôn sử dụng nguồn phat vi

sóng với tân số với trị số thắp Các nhà cung cập thiết bị vi sóng trang lĩnh vực phát

nhiệt thường sẵn xuất các loại đầu phát và ống đẫn sóng tương thiếh để phát ra hai loại tần số phổ dụng trong công nghiệp cũng như dân dụng hiện nay là: 2450 MHz

và 915 MHz

Vi

duy trì công suất phát sóng ở mức độ hợp lý sẽ giúp nhiệt độ cứa khối val

liệu ở một giả trị phủ hợp, khiển cho quả trình thoát hơi ẫm từ phía trong lỏng khối

vật liệu điễn ra hiệu quả hơn nhờ khả năng đâm xuyên của vi sóng nhì đã trình bày

Với giả dịnh toàn bộ công suất diện từ của vị sóng dược truyền đến chỉ phát nhiệt (không biển đổi sang dạng năng lượng khác như cơ học, hiệu ửng điện từ khác

), công thức chính xáo đề xác định công suất bức xạ nhiệt sinh ra do ngudn phat vi

sóng, tạo ra trên toàn khối vật liệu (V) được tính theo công thức sau:

Py Í Í if pŒ,y,)dxdyđz

ar

&)

Ký hiệu của các đại lượng trong công thức (1.10) được giải thích như sau:

Py (W): công suất bức xạ rửuệt sinh ra trong một khói vật liệu (V)

(V) : là khỏi vật liệu được mô tả thông qua các phương trình toản học nhằm giới

nội miễn không gian dược xác dịnh

pŒ,y,z) (Wám3): lá biểu thức xác định công suất điện từ trường khỏi gây ra bởi

yec tơ từ trường H(x,y,z) va vec tơ điện trường, E(,y,z) theo tọa độ A(@,y,z) của các điểm nằm trong miễn không gian (V)

te 8

Hình 8: Điều kiện biên của hệ phwong trinh Maxwell cho vat thé bat kỳ trong không

gian Oxyz

Để tìm ra biểu thức xác định công suất điện từ trường khôi p(x.y,2), việc giải bài

toản của một hệ phương trình vi phân đạo hảm riêng phức hợp của trường điện từ

(hệ phương trình Maxwell) la bắt buộc Bài toản nảy có các điều kiện biên được xác

định bởi nguồn phát, bởi không giới nội vi sóng (lỏng Faraday bao ngoải cùng được

cầu bằng khung kim loại hoặc cỏ thể kết hợp với các mắt kim loại có kích thước rất nhỏ so với bước sóng — tối thiểu bằng 1/10 độ lớn của bước sóng)

Hệ phương trình Maxwell tổng quan được mô tả qua bồn phương trình đạo ham

riêng theo không gian vả thời gian như sau Tủy theo hình dạng kich thước phỏ biến

của khỏi vật liệu gia nhiệt (V) như dạng hình cầu hoặc hình trụ hệ phương trình

Maxwell có thể được viết lại và giải trong theo hê tọa độ tương ứng để việc giải hệ thuận tiện hơn Khi ấy, việc tinh tích phân ba lớp như trong công thức (1.8) cũng

được chuyên sang hệ tọa độ tương ứng

Lời giải hệ phương trình Maxwell không có công thức tổng quát mả phục thuộc

rất nhiều vảo các điều kiện biên đặc biệt lả hình dạng của khối vật liêu và kích

thước của khoang kim loại giới nội phạm vi bức xạ vi sóng Ngoài ra, lời giải cũng

sẽ không chính xác nêu các hệ số điện môi phức hợp bị có định vi trong quá trình bức xa điện từ chuyên hóa thành nhiệt năng thì không chỉ nhiệt đô của khỏi vật liệu

23

thay đổi mà thành phan trang khôi cũng như khỏi lượng của khối vật liệu này cũng

thay đổi đo có một lượng nước hoặc các hợp chất khác sẽ bị bay hơi trong thoát ra khỏi khối vật liệu đang xét

1.23 Một số đặc thù và lưu ý trong tính toán, thiết kế, chế tạo, vận hành và điểu khiến các hệ thông gia nhiệt ứng dụng công nghệ vì sông

Ảnh hưởng nhiều xạ sóng diện từ do nguồn phat vi song tạo ra tới các thiết bị điện tử được sử dụng trong các hệ thống đo lường — diéu khiến của hệ thống gia

nhidt vi séng, cdc thiết bị diện tử lần cận và con người trong môi trường vận hành:

Vi sóng được đúng trong công nghiệp khoahoc y tế có đãi bước sóng từ 0.3

GI1z (300 M2) đến 0.3 THz (300 GIIz) Các ứng đụng phát nhiệt thường sử dụngcác bước sóng 2.45 GHz (Chau A, Hoa Ky .) hode 915 MHz (Chau Au, Nea ) hoặc 896 MI1z (Anh Quéc)

Những tín hiện có biên độ đủ lớn ở tần số nêu trên đều có thé gây ra nhiễu loạn

đối với các thiết bị điệntứ do lường diều khiển vị thể các thiết bị ví sóng thường, được bọc bằng kim loại đề tạo thánh dạng lồng Faraday Trong quả trình vận hành thiết bị gia nhiệt sử đụng vi sóng, hiệu ứng đò vi sóng cẩn hết sức được quan tâm dé

loại bổ Sóng đỏ không chỉ ảnh hưởng đến hoạt động của chính các thiết bị điện tử

— đo lường — điều khiển của chính thiết bị rang vi song dé ma còn ảnh hường đến

rie

các thiết bị khác cũng rữn sự an loàu cho người vận hành Sự ảnh hưởng đến sức

khỏe và tính mạng con người là yếu tổ quan trọng nhát, cần dược chủ ý hết sức kỹ

tưởng trong thiết kể cũng như trong vận hành Vân để này sẽ được trinh bay cu thé

hon 6 chương TT khi mô tả các thiết bị thí nghiệm sấy vi sóng trưng nghiên cứu

+ liệu rang luôn dược cẫu tạo từ nhiều thành phần vặt chất khác nhau Các thành phần khác nhau sẽ làm cho hệ

các thành phần thay đổi Công thúc hệ

lên mỗi của vật liệu thay đổi khi tý trọng

điện môi của toàn bộ khối vật liệu có

nhiều thành phản khác nhau cò thể tìm thấy trong các công thức tính ở phân phụ Tục Trong thực tế vận hành, khi thủy phần (lượng nước trong vật liệu) giảm thì khả nang hap thu vi song cũng sẽ thay đối

Về căn bản, vật liệu sẽ tiếp nhận vi sóng kém hơn khi thúy phân của vật liệu

giảm Điều này có thế dé dàng nhận thấy do dink chon lọc phát nhiệt của bức xã

điện từ của vi sóng đổi với các loại vật liệu khác nhau (nước, kim loại và phi kim ở

phan dưới đây)

Tỉnh chọn chọn lọc phát nhiệt của bức xạ điện từ của vi sóng: Để mình họa rõ

hon ve đặc điểm này, hình vẽ dưới đây trình bảy phản ứng của 3 loại vật liệu nhau

(nước, kim loại và phi kim) khi được đặt trong môi trường hoặc bị kích thích trực

tiếp bởi điện từ trường do hệ thông nguồn phát vĩ sóng tạo ra

Material ‘Temperature (°C) Less tangent (x04)

Borosilicate giass 25 106 _ =y, tấp thụ x

Plesiglass loe6 š us ` \ Métséphikim Mộtsốphikim:

Hinh 9: Phan tg va hé s6 dign mdi suy hao ctia nuée, kim loi, phi kim

Hệ số điện môi đặc biệt cao được lý giải bởi đặc trưng cau tao hóa học của phân

tử nước như Các phân tử nước có câu tạo hóa hoạc đặc biệt khiển nó dé dang bi

quay tròn khi bị dao động điện từ của vi sóng kích thích từ bên ngoải được bijễu

diễn như hình dưới đây Chính sự thay đổi này gây ra hiện tượng ma sát và phát

nhiệt

(High Vt

Of oo Joe Joe

ne

Linh 10: Sự phát nhiệt mạnh mỡ hơn ở các phân từ nước gây ra bởi sy thay đối

hưởng liên tục theo thời gian do sự biển thiên của sóng diện từ

Như đã biết sóng diễn từ có tân số 1 hertz, sẽ tạo ra một điện từ trường (nei ma

nỏ đi) thay đổi chiều 1 lần trong 1 giây) Các sóng cực ngắn 2450 MIIz đổi chiếu

2,45 tỉ lẫn mỗi giây Các phan tir mde phan cực: hai nguyên tử Hydrogen tạo cực

đương trong khi các diện tử nằm phía bên kia của oxygen nghĩa là oxygen mang điện âm

Thân tử nước được câu tạo bởi một nguyên tử oxygen (©) và hai nguyên tử

hydrogen (H) Chimg không mang điện Tuy nhiên những cleevpn có khuyuh

thưởng kéo về nguyên tử oxygen (vi oxygen có tang ngoài cùng chứa 6 điện tủ nên

có khuynh hướng thụ thêm 2 điện tử để bão hoà, bên hơn đo đó có âm tỉnh), kết

quả nguyên tử hydrogen bị mất bớt tính âm diện nên có khuynh hướng mang điện

tích đương Nghĩa là trong phân tử nước có hai đâu đương của hyđrogen và một đầu

âm của oxygen Su mal thăng bằng txo một điện trường nhỏ trong mỗi phân tử nước Điều mày gây cho phân tử nước trở nên rất nhạy cảm đối với tia điện từ, dic biệt là tia sóng vi-ba Tia vi-ba trong lỏ có tần số lý tướng la 2,15 GI1z để cho năng

lượng của chúng có thể hấp thu bởi phân tử nước Trong một điện từ trường mạnh,

phân từ nước hưởng theo chiều các dường sức Lỏ vị sông có những tâm bảng, cũng, mang điện tích sẽ hút hay đẩy các phần từ nước, đặc biệt là những tắm bang (plate) này luân phiên nhau (hay dỗi thường xuyên diện tích (điện dương đôi thành điện am

và ngược lại) Các tắm băng sẽ hút hay đây những phân tứ nước đưa đến kết quả lá

các phân tử nước hoạt động rất nhanh nên va chạm nhau Nều trường nảy thay đối

2,45 tỉ lần trong 1 giây thị hãy tưởng Lượng su xd day va chạm nhau không khiếp như thể nào Sự cọ xát giữa các phân tử với nhau tạo ra nhiệt (giống như khi ban xoa hai tay với nhau, sẽ thấy néng), Không khí, chén đĩa bằng thủy tỉnh hay sành sứ

đều không bị ảnh hưởng của vĩ sống nhưng kim loại thì tác đồng trên sóng này Gia

nhiệt từ “bên trong" sẽ khiến nhiệt độ tăng lên nhanh chóng Nước trong khối vật liêu được đốt nóng nhanh chóng vả truyền năng lượng cho các thành phản khác của

khối

L liệu do dó mà toàn bộ khối vật hệu được đốt nóng Hiện lượng nảy núnh

chứng khá năng hính thành sự phát nhiệt nhanh và mạnh đối với các hợp chất chưa

nhiều nước Diễn này cũng giải thích được vi sao tốc độ rang vi sóng thường cao

26

hơn nhiều lần so với các phương pháp rang khác Sự không dong đều của phân bố

công suất điện từ của vị sóng trong khoang chứa vật liệu: Đây là một nhược điểm

có hữu cân được khắc phục bằng các giải pháp lông ghép đổi với tất cả các loại

thiết bị rang vi sóng nói riêng vả gia nhiệt bằng vi sóng nỏi chung

Giải pháp đồng đều hỏa phân bố công suất điện từ của vi sỏng trong khoang rang

vả trên vật liệu: Giải pháp khắc phục nhược điểm nảy thường được cụ thể hỏa bằng

: Giải pháp sử dụng cánh chém sóng kết hợp với khay quay nhằm tao ra mức

độ đồng đều cao hơn hẳn với hai chiều quay ngược nhau

Giải pháp sử dụng cánh chém sóng được thực hiện trên một số thiết bị vi sóng,

hiện đại Cánh chém sóng liên tục định các hướng phát sóng chỉnh khác nhau khiển

cho trường điện từ được phân bổ đồng đều hơn so với chế đô hướng sóng chính bị

co định Nghiên cứu này sử dụng phép so sánh kết quả vẻ sự phân bố nhiệt độ trung, bình tại một số khu vực trong khoang vi sóng

mỗi lọ Khoang chứa vi song phát ra cỏ hình trụ với bản kinh 250 mm và chiều cao:

170 mm Hai thí nghiệm được tiên hành độc lập với điểm khác biệt duy nhất là việc

có sử dụng và không sử dụng cảnh chém sóng Vi sóng được phát ra với mức công

suất 400 W trong 60 s Trường hợp không sử dụng cảnh chém sỏng, nhiệt độ do

được tại các điểm định trước từ 44 °C đến 74 °C, cỏ giả trị trung bình 51 °C

Trường hợp có sử dụng cánh chém sóng, nhiệt đô đo được tại các điểm định trước

tir 49 °C đến 66 °C, có giả trị trung binh 55 °C Kết quả nghiên cửu nảy được biểu diễn như ở hình trên

Cả ba giải pháp trên đều đưa ra một phương hưởng thực hiện chung: tạo ra sự

chuyển động tương đối giữa phân bỏ trường điện từ trong không gian sáy với vật liệu cần sây Giải pháp thử nhất vẫn được sử dụng rộng rãi nhất bởi sự đơn giản va

mức chỉ phí đầu tư ban đầu thấp,

1.2.4 Cấu tạo của hệ thống sấy vỉ sóng

Hệ théng say vi sóng có cầu tạo khác biệt so với các hệ thông gia nhiệt vi sóng, thông thường khác ở chỗ có đường dẫn tác nhân sây đi vào và đi ra Tác nhân sây

cỏ nhiệm vụ lôi cuốn hơi âm thoát ra từ vậy liệu đi vảo khoang sảy Cầu tạo chưng

của hệ thống sây vi sóng được thẻ hiện ở Hình

Không khi thoát ra

Đầu phat vi song 1a nguồn năng lượng để hình thành đao đông sóng điện từ vi

sóng Đề cỏ thẻ đạt được công suất cao vả tân số yêu câu lảm nóng thực phầm của

vi sóng, hâu hết các nguồn phát vị sóng sử dụng lả ông chân không Các đầu phát vi

sỏng bức xạ điện từ được sử dụng như: Magnetrons, Klystrons, Gyrotrons, ông phát

sóng Trong các loại nguồn phát vỉ sóng trên thì đèn Magnetrons (Hình 1.14) hay

Các đầu phát vi sóng bức xạ điện từ được sử dụng như: Magnetrons, Klystrons,

Gyrotrons, ống phát sóng Trong các loại nguồn phát ví sỏng trên thì đèn

Magnetrons hay được dùng nhất

Cấu tạo Magntetron

~_ Mặt lắp ráp là một mặt bích có tác dụng liên kết bỏng cao tân vào khung lò

vi song khi lap rap

- Bộ ly hợp từ lả phân bao ngoài của nguồn phát sóng

~_ Nam châm vĩnh cửu được đặt ở hai đâu của lõi magnetron co tác dung tao

ra đường sức từ chạy dọc theo truc ctia magnetron

~_ Đui nguồn phát sóng là phân vật liệu cách điện có định dây nguồn vào của

bỏng cao tan

~_ Hộp lọc từ có tác dụng ngăn sóng điện từ rò rỉ qua đưi nguồn phát ra ngoài

~_ Miếng đệm là phân tiếp xúc với phân khớp của ông dan song

- Nguén phat electron la cuc am co tac dung phát ra dỏng eleetron chạy từ

cực âm đến cực dương

~_ Cánh tản nhiệt có tác dụng tản nhiệt trong quá trình hoạt động của bóng cao

tân

Trong một magnetron một nam châm bên ngoài được sử dụng de tạo ra một từ

trường với điện trường vả từ trường được ứng dụng để tạo ra một lực vỏng tròn trên electron khi nó được gia tốc đến cực dương Luc nay lam cho electron di chuyén

30

theo huéng xoin de, va didu này tạo ra một dam may xoáy của các điện tử Khi các

electron di qua cdc khoang cộng hướng, các khoang thiết lập dao động trong đám

mây diện tử, và tân số của dao động phụ thuộc vào kích thước của các khoang Năng,

lượng điện từ được kết hợp từ một trong các khoang cộng hưởng dé các đường đây

truyền lâi thông qua ruột đường cấp đồng trục hoặc ông dẫn sóng,

L242 Kidm sodt cong sudt ciia nguén phat yi song

Để kiểm soát nguồn năng lượng do dau phát vi sóng phát ra, có ba cách đề kiểm soát nguồn nẵng lượng nảy là: diễn khiển thời guấn hoạt đông của dầu phải vì sóng, kiểm soát biến tin điều khiển nguồn năng lượng, hoặc điều chính dong dién am

cực

a Diéu khién bang hop sé va timer

Nguyên lý điều khiển: sử dụng hộp số và bộ timer điều khiển thời gian cấp điện

áp cấp cho cuộn sơ cập của máy biển áp cao áp Muốn có cồng suất lớn thi thời gian

ngất của đóng diện vào cuộn sơ cấp it Và ngược lại, muốn công suất nhỏ thỉ thời gian ngắt lâu

Ở phương pháp nảy có ưu điểm giá thành rẻ, bộ điêu khiến đơn giản, chỉ sứ dụng,

hộp số để điều khiển thời gian dòng ngắt, Nhược điểm là dé sinh ra hỗ quang và hông tiếp điểm cơ khi

b Điều khiển bằng TRIAC

Ở phương pháp này sử dụng một con triac dễ điều khiển dòng diện diễn áp cấp

cho cuộn thứ cán của máy biển áp Bộ điều khién “controler panel” điêu khiển và

châu g của triae theo nguyên lý là một dạng xung vuông, thời giai điều khiển cảng, đài thì điện áp ra cuộn sơ cắp cảng, cao

Ở phương pháp này sứ đụng một con triac để điều khiển dòng điện điện áp cấp cho cuộn thứ cấp của may biến áp Bộ điều khiển “controler panel” điêu khiển và chân g của triac theo nguyên lý là một dạng xung vuông, thời gian điểu khiển cảng,

dai thị điện áp ra cuộn sơ cắp cảng cao.

Hình 15: Đặc tính điều khiễn điện ap vi song bang TRIAC

Ưu điểm của phương pháp nảy là giá thành rẻ, bộ điều khiển đơn giản nhưng,

chất lượng điện áp ra đẻ điều khiển biến áp không phải dạng hình sin, dễ gây ra

phát nhiệt cho biển áp,

e Điều khiển bằng IGBT

Hình 16: Bộ điều khiên đầu phát vi sóng bang IGBT

Bộ điều khiển bằng IGBT là sử dụng biến áp xoay chiều sang bộ cầu diot dé thành điện áp một chiều Sử dụng bộ nghịch lưu để điều khiển điện áp cấp cho cuộn thứ cấp Thì ở phương pháp nảy, điện áp điều khiển cho cuôn thứ cập có dạng sóng

ra tốt hơn so với phương pháp sử dụng triac, vẫn giữ được dạng sóng hình sin, chỉ

thay đổi biên độ của điện áp

Ưu điểm của phương pháp điều khiên này có chất lượng tốt, dién ap ra hinh sin,

chỉ thay đổi biên độ của điện áp Nhược điểm là giá thành kinh tế cao, bộ điều khiển phức tạp nên chỉ ứng dụng trong các mảy cỏ công suất nhỏ vả vừa

1243 Ông dẫn sóng điện từ

Bức xạ điện từ được truyền dần trong khoang bức xạ điện tử chứa vật liệu cân

gia nhiệt thông qua ông dan song và bộ điều hợp tải Ông dẫn sóng phỏ biến có cau tạo dạng hình hộp chữ nhật với hai đàu hở, một đầu kết nỏi với đâu phat vi song một đầu kết nói với khoang bức xa vi sỏng để tránh rỏ rỉ vi sỏng Trong nhiều trường hợp khác nhau, cầu tạo của ông dân sóng có thể khác đi dễ phủ hợp nhưng

bản chất không thay đồi

Hình 17: Cầu trúc ông dẫn sóng

Một trong những thông só quan trọng của ông dần sóng là các kích thước của hình chữ nhật (chiêu rộng và chiều cao) tại các mặt cắt ngang của ông dan song tir

đầu phát vi sóng tới khoang bức xa sóng Thông số nảy tỷ lê thuận với bước sóng

của nguồn phát và tỷ lệ nghịch với tần số kích thích của nguồn phát vì thế nó được

đưa ngay vào mã thiết kể Việc chọn phủ hợp thông số này sẽ tạo ra phẩm chất tốt cho chum bức xạ điện từ vi sóng với đải tân hẹp, tập trung vảo giá tri tan số công,

hưởng giúp nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng

33

Bang 1.0.1: Một số chuẩn thiết kế ống dẫn sóng

Do ban chất của vi sóng là đao động điện từ với tản số cao, hệ thông sây cần

được bao bọc không gian vi sông hoạt động Lồng faraday là lưới kim loại hoặc kim loại bao quanh, dâm bão cho cho sóng không lọt ra ngoài Lưới kim loại thường được quan sát ở cửa lò vi sóng, Cáo 16 trên lưới nảy có kích thước nhỏ hon nhiều bước sóng (12 em), nên sóng vi ba không lọt ra Hệ thống sấy vi sóng có thêm đường dẫn tác nhân sấy dị vào và di ra, vi vậy, vị sông có thể bị rò rï tại các vị trí này Đây là một trong những lưu ý quan trọng trong thiết kế và chế tạo hệ thông

óng bởi sóng dò không chỉ ảnh hưởng tới các thiết bị điện tử, do lường, điều

khiển mà còn ánh hưởng tới súc khóe con người Giải pháp đề ngăn chặn việc vị sóng bị rò rỉ là sử đụng các lưới kim loại có kích thước mắt lưới nhỏ (nhỏ hơn 10% bude sóng) lap dat tại các vi trí đẫn và thoát khi

1.25 Hệ số tiêu hao năng lượng SMER

Tiêu chi suất tiêu hao năng lượng sấy đổi với một đem vị khối lượng âm được

tàch ra khỏi vật ligu say (SMHR: Specific Moisture Extractation Ratio) được dựa ra

đề thay thể cho tiêu chỉ vẻ thời gian sấy Tiêu chỉ về thời gian sấy ngăn hơn được

bồ qua do các chế độ được xét có công suất vi sóng riêng phan khác nhau, tốc đô tác nhân sảy khác nhau nên việc so sánh về tương quan nẵng lượng tiêu hao dựa

don thuận vào thời gian sây là không hợp lý

Chỉ số SMER được xác định dựa trên lỉ số giữa tổng năng lượng tiêu thụ mà

trong trường này là diện năng (A: kWh) dựa trên công suất hữu công (P: kW) ver

tổng khỏi lượng mước thoát ra khởi vật liện sảy (kg) trong toàn bộ quá trình sấy

được khảo sát

1.26 Hệ số cơ ngôi sản phẩm

Ching †a đếu biết gần như tắt cả vật liệu đều có trạng thái nóng nó ra, lạnh co lại,

trong công nghệ sây các vật liệu sau quá trình say thoái âm ra khỏi vật Hiệu sấy và chính diễu nay tạo ra sự sai khác giữa kích thước vật liệu sấy ban dâu với vật liệu sau quá trình sây Co chỉ xảy ra khi mắt nước hắp phụ Khi đó chiều đây vẻ tế bảo

giám đi, vac mixen xich lai gan than lam cho kích thước của vật liêu sây giảm Do

cầu tạo không đồng nhất nên độ co theo các phương cũng khác nhau: co đọc thớ,

Trong quá trình sấy sự co thể tích (sau khi đông đặc) này của vật liệu được gọi là hệ

có loại màu xám trắng, xám, xám đen Kích thước dường kính cây nằm lớn, nhỏ

tùy thuộc vào từng loài Nắm thường moc trén rom ra mục niên có tên thông đựng là

nấm rơm Nắm rơm là loại nắm ưa nhiệt, nên nấm roi được trồng chỗ yêu vào tủa

nẵng, nóng, Nam có nguồn gốc từ các vùng mưa nhiều, có nhiệt dộ cao ở khu vực

nhiệt đới vả cận nhiệt đới Nhân dân nhiều nước châu Á biết ăn nắm rom tt cach

đây tất lâu nhưng việc chủ động nuôi trồng nằm chỉ bắt đầu ở Trung Quốc cách đây trên 300 năm Việc nưôi trồng nắm rơm về sau phát triển ở nhiều nước khác như

Viét Nam, Thai Lan, Nhat Ban, Ian Quốc, Iioa Kỳ Tiện nay có khoảng 100 loài

nam rơm đã được phát hiện, trong đỏ có 20 loài đã được ghi nhận và mỗ tả

Các loại nấm rơm cò chung đặc điểm là tai nấm phát triển qua hai giai đoạn

chính dạng búp và đang đủ

-_ Dạng búp: Khi tai nằm còn non, chứng được bao trong một vỏ bọc tạo thành

toúp và có dạng hình cầu bay hình trứng,

~ Dang dủ: Khi tai nim trưởng thành thì vỏ bọc bị xé rách, mũ nắm dưa lên

cao nhờ thân nắm tròn và thon Mũ nâm xòe rộng đần thành đạng tán đù, phân vỏ

bọc ban dau được giữ lại và bao lấy cuồng nâm nên gọi là bao gốc (volva)

Nguyên liệu dé trồng nằm rơm cũng rất da dạng và dỗi dào như: rơm rạ, bông, phế thải, bá mía, mùn cưa Tắt cả các nguyên liệu không được thôi mốc Nắm ram có thể được trắng ở nhiều nơi khác nhau, từ nơi có nhiều ánh sáng ruặt lrời (trồng ngoài trời, đến nơi không chịu ảnh hưởng trực tiếp của ánh sáng, mặt trời

(trồng trong nhà) Phố biến nhật hiện nay là trồng nằm rơm ngoài trời, tận dung

điện tích đất trông dé dap mé tring nắm

Nắm rơm có cấu tạo gồm các phản mũ nằm, phiến nắm, cuống nắm, bao nắm,

sợi nằm Cấu tạo nắm rom được mô tả nhĩ sau!

ứ khi trông nắm chế biển thành phân sinh học cao thành các phân hoàn chỉnh Bã

cấp Ngoài ra, bã nắm còn dùng để nuôi trùn đất, lây trủn muỗi gia cẳm, gia súc vả

tôm, cá Ở các quốc gia vừng nhiệt đới rất thích hợp vẻ nhiệt độ đẻ nắm rơm sinh

trưởng và phát trién Nhiệt độ thích hợp để nấm phát triển từ 30-32°C, dê ảm

nguyên liệu (cơ chất) 65-70%; độ âm không khi 80%; pli = 7, thoang khi Nâm rơm

sử đựng đỉnh đưỡng oelluloss (có nhiều trong rem ra) trực tiếp từ nguyên liện trồng, Nam rơm lả loại đề trông, mau thủ hoạch, cho kinh tế cao Nấm rơm sử dụng dinh

đưỡng cellulose trục tiếp từ nguyên liệu trồng chửa nhiêu vitamin A, Bì, B2, PP,

D, E, riêng vitamin C chiếm đến 160 mg/100gr Ngoài ra, nắm rơm côn chứa 7 loại axit amin mả cơ thể không tổng hợp được Nhờ do, nam rơm là món ăn trị nhiều

bệnh

132 Thanh phan dinh dưỡng và giá trị của nẪm rơm

Nắm rơm không chỉ là thức ăn ngon ma còn là nguồn dinh dưỡng cao Tinh theo trọng lượng của nằm, nắm rơm có chứa đủ 1# loại axit amin khác nhau láng thé hiện thành phần định đưỡng có trong năm rơm này là loại nấm giàu định đưỡng,

Nấm rơm chứa nhiều vitamin A, BỊ, B2, PP, D, B, C và chứa 7 loại axit amin, nắm

rơm là món ăn trị nhiều bệnh là loại quen thuộc, nhất là các làng quê vì thường được sử dụng làm thực phẩm Trong 100g nâm rom tươi chứa 90% nước, 3,6% đạm, 0,3% chất béo, 3,2% chất đường, 1,1% chất xơ (cellulose), 0,8% tro, 28mg

37

Ca, 80mp% P, 1,2% Fe, cae vitamine A, BL, B2, C,D, PP Cit 100g nam rom ter

cho co thé 31 calorie

Nấm rơm là loại phô biển, nhất là các làng quê vì có nhiều rơm, nấm thường

được sử đựng làm thực phảm Lá loại nằm giàu đỉnh đưểng, cứ 100g nắm rơm khô

chứa đạm Lới 21 — 37g đạm (đặc biệt thành phần đạm chứa ham lượng cao lại đẩy

đủ các acid amin cân thiết mẻ cơ thẻ không tự tổng hợp dược, còn hơn cá thịt bò và

đận tương), chất béo 2,1 — 4,6g, bột đường chiếm 9,9g, chất xơ 21g, các yêu tổ vì

lượng là Ca, Fe, P và gác vitamin À, BỊ, B2, C, D, PP giá lrị dinh dưỡng của nằm rom và nấm ăn Nẵm Rơru không chỉ là loại thức ăn ngon ma côn có giá trị dinh

đưỡng cao Tính theo trọng lượng tươi, nấm Rơm chứa 2,66-5,05% protein, trong,

protein cé day dủ 18 loại axit amin theo tỷ lệ như sau:

Bang 1.2: Thành phần của ném rom

STT Axil amin #pofedm STT Aximmim | %protein

Trong 18 axit amim này thì § loại dầu là các axit amin không thay thể (nghửa là

cơ thể người và động vật không thể tự tổng hợp lấy được) Các axit amin không thay thế chiếm đến 38.2% tong ting hrong axil amin ở năm Rơm Tỷ lệ này cao

hon thit lon, thit bo, sita bo, trừng, gà

Lượng chất béo (lipid) trong nim Rom là vào khoảng 3% (tính theo lượng khô), loại chất béo bão hòa chiếm 41.2% cỏn chất béo chưa bão hòa chiếm 58.8% Loại chất béo chưa bão hỏa chủ yếu là tiền vitamin D2 (ereocaloiferol) vảy ergosterol

Nấm Rơm có chứa phong phú các loai vitamin Luong vitamin cé trong 100g

nam Rom tươi như sau: vitamin ĐI — 0.3Smp; vitamin B2 — 1 63-2.98 mg; axit

nicotinic (B5) — 64.88mg, vitamin C —158.44-206.27mg

Luong chat khoang chiém 3.8% trong nắm Rơm khó, trong đó kah chiếm đến

1.33 Tình hình sân xuẤt và tiêu tÌhụ, tị trường của nẴm ram

1.341 Như câu thị trưởng thể g

Tẳm ăn là một loại thực phẩm có giá trị đỉnh dưỡng cao, hàm lượng protein chỉ

đứng sau thịt, cá, rất giảu chất khoáng, axit amin không thể thay thể, các vitamin A,

13, C, D, và không chứa các độc tố Nắm được coi 1A một loại “rau sach”, “thịt

sạch", mặc dù ham lượng đạm cao nhưng nằm cưng cấp đỉnh đưỡng cho cơ thế mà

không gây ra hậu quả bắt lợi như dạm động vật, dường hay tinh bột của thực vật Đặc biệt rong những năm gần đây những nghiên cứu về công nghệ nuôi trồng năm

ăn phát triển mạnh mẽ ở nhiều nước trên thế giới Bên cạnh những chủng loại nắm quen thuộc đã dược dưa vào sâu xuất dễ phục vụ người Liêu đùng như một nguồït thực phẩm, người ta còn nghiên cứu khá sâu về khả năng phòng, chống bệnh của nhiều loại nằm đá được nghiên cứu Đặc biệt là lác đụng phòng, chống vids, khối + ung thư và các bệnh khác như tìm mạch, tiêu dường, huyết áp Vì lẻ đó, như cảu

tiểu đủng nằm đang ngày càng tăng Các nước trên thế giới tiểu thụ hem 20 triệu tấn

tiâm mội năm, lốc độ tăng 3,594/măm Thị trường tiêu thụ cao nhất Tà Mỹ, Nhật, Đài

Loan và các nước châu Âu

Trong khi do, thị trường nhập khẩu nấm trên thẻ giới đang khá rộng mở Năm

2010, các mước rên thế giới nhập khâu 1,26 Iriêi

USD/năm, Nhật Bản 100 triệu L/8D/măm Mức tiêu thụ nắm bình quân theo đầu

tăng, trướng của thị trường xuất nhập khẩu nắm thể giới

người ở cáo nước châu Âu, Mỹ, Nhật Ban hiện từ 4-6 kp/năm, và dự kiến sẽ tầng,

3,59m

L332 Nhu ci thị trường trong nước

Ngành sản xui m đã hình thành và phát triển trên thế giới từ hàng trăm năm nay Hiện nay, người ta đã biết có khoảng 2.000 loài nằm ăn dược, trong đó có

80 loại nằm ăn ngon và được nghiên cứu miôi trồng nhân tạo Ở Việt Nam, tống sản

lượng các loài nằm ăn và được liệu năm 2009 đạt trên 250.000 lần, kim ngaeÌt xuất khẩu dạt 60 triệu USD chủ yếu là mộc nhĩ, nắm rơm, nắm mỡ Ngược lại, chúng ta nhập khâu khá nhiều loại nâm như: nằm đửi gà, nằm kim châm, trân châu, ngọc

châm, linh chủ, nấm hương, dông trùng hạ thảo từ Trung Quốc, Đài Lo

Nước ta có tiém năng lớn vẻ sản xuất nằm ăn va nấm được liệu do co nguồn

nguyên liệu trồng nắm phong phủ, nguồn lao động nông thên dải đào, điển kiện

thời tiết thuận lợi cho phát triển nhiều chúng loại nằm va có thể trồng nắm quanh năm Chỉnh phú đã đưa nam vào Danh muc san phim Quéc gia

Thu cầu tiêu ching ndm eta cdc nude trén thé giéi cin hơn 20 triện tân nằm một năm, tốc dộ tăng 3,5%, Thị trường tiêu thụ cao nhất là Mỹ, Nhật, Đài Loan và các

nước Châu Âu

| Theo Cục Trồng trọt, mỗi nắm ngành nöng nghiệp thải ra khoảng 40 triệu tấn

phé thai như rơm ra, củi bấp, mùn cưa Chỉ cần 1584 phế thải dùng dé trồng rắm thì Việt Nam có thể thu về khoảng 1 tỷ đồ la Mỹ một năm Mỗi năm chúng ta đã sảu xuất được hơn 350.000 tất

âm các loại nhưng lại không đủ nằm để xuất khấu

đủ thị trường có nhu cầu tiêu thu lớn

I Theo tài liệu nghiên cứu, nguễn nắm ngoài tự nhiên ở mước ta rất phơng phú,

Nam nghiên cứu phát triển sản xuất các loại nắm ăn và nêm dược liệu, Theo đánh

giá của Trung tâm, Việt Nam là quốc gia có nhiều điêu kiện đề phát triển ngành sản

xual nian

40