Nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy pha cà phê

Sau khi thực hiện một số khảo sát và nhắm được thị hiếu của người Việt , Nhóm đã thực hiện : “ĐỒ ÁN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY PHA CÀ PHÊ”, theo nguyên lý syphon, nhằm đáp ứng các yêu cầu t

LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực hiện đề tài nhóm chúng em đã học hỏi được nhiều điều

bổ ích có tính ứng dụng cao vào thực tế Nhóm sinh viên thực hiện bày tỏ lòng biết ơn đến Ths.Phạm Bá Khiển , trên cương vị là thầy hướng dẫn đề tài

đã tận tình hướng dẫn và tạo điều kiện cho chúng em hoàn thành tốt đề tài Nhóm chúng em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Viện kỹ thuật HuTech cùng các bạn đã đóng góp ý kiến và kinh nghiệm quí báo trong suốt quá trình thực hiện đề tài này

Một lần nữa nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn

Tp.Hồ Chí Minh , ngày tháng năm 2017

Nhóm sinh viên thực hiện :

Lương Thành Quí 1311030175 Nguyễn Long Khánh 1311033005 Nguyễn Duy Tân 1311030015

DANH MỤC HÌNH ẢNH TRONG ĐỀ TÀI

Trang

- Hình 2.5 Cà phê được pha từ máy công nghệ cao 13

- Hình 3.1 Hai quá trình dịch chuyển của nước trong bình 17

cà phê Siphon

- Hình 3.4 Mặt cắt Bernoulli cho chất lỏng lý tưởng 20

- Hình 4 1 Bản thiết kế phần khung hoàn chỉnh 26

- Hình 4.26 SSR điểu khiển động lực điện trở vòng 48

MỤC LỤC

PHẦN 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 3

1.1 Tính cấp thiết đề tài 3

1.2 Lí do chọn đề tài 4

1.3 Mục đích nghiên cứu : 7

PHẦN 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 8

2.1 Tổng quan đề tài 8

2.2 Tình hình trong nước 8

2.3 Tình hình trên thế giới 11

2.4 Vấn đề tồn tài và hướng giải quyết vấn đề 13

PHẦN 3: MỤC TIÊU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 15

3.1 Mục tiêu của đề tài 15

3.2 Phương pháp nghiên cứu 16

3.2.1 Thứ nhất ý nghĩa từ Siphon 16

3.2.2Thứ hai nguyên lý của bình Siphon 17

3.2.3 Phương trình Bernoulli cho chất lỏng lý tưởng 20

3.2.4 Đơn vị của năng lượng dòng chảy và phương trình Bernoulli 21

3.2.5 Các chi tiết của máy pha cà phê syphon 22

PHẦN 4: NỘI DUNG THỰC HIỆN VÀ KẾT QUẢ CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU 26 4.1 Thiết kế chế tạo khung máy 26

4.2 Thiết kế cơ cấu bình nung 29

4.2.1 Bình nung(1) 29

4.2.2 Van xã nước 31

4.3 Bình pha chế (2) 32

4.4 Lắp ghép binh (1) và (2) 34

4.5 Tấm mi ca trên 34

4.6 Điện trở vòng 36

4.7 Lớp cách nhiệt ceramic 37

4.8 Cách nhiệt cho bình nung 38

4.9 Miếng V định vị 39

4.10 Hộp mica điện 40

4.11 Thiết kế mạch điều khiển 41

4.12 Yêu cầu của mô hình 51

4.13 Một số hình ảnh thi công mạch điều khiển 52

PHẦN 5 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 54

5.1 Kết luận 54

5.2 Hạn chế của máy 54

TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 PHỤ LỤC CODE LẬP TRÌNH VI ĐIỀU KHIỂN 57

PHẦN 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Tính cấp thiết đề tài

Ngay từ thế kỉ thứ 9 sau khi được khám phá ra tại vùng cao nguyên Ethiopia , cà phê giúp tỉnh táo hơn trong công việc, thoải mái tinh thần và thỏa sức sáng tạo…Pha

cà phê không phải là một việc khó Chỉ cần bạn có một hỗn hợp bột cà phê mà bạn thích, một số thiết bị và vài phút rảnh rỗi Có nhiều phương pháp pha cà phê khác nhau thỏa mãn thị hiếu khác nhau Cà phê Espresso đẫm đầy tính cách, cà phê Thổ nhĩ

kỳ (Turkish) nhiều hương thơm, cà phê kiểu Mỹ (Americano) nhẹ, nhiều nước Tất cả các phương pháp này có một điểm chung, bột cà phê được xử lý trong nước nóng sau

đó dung dịch cà phê được lọc ra đầy hương và vị Tại Việt Nam, có hai kiểu pha cà phê : pha luộc ( kinh tế , dễ làm) và pha phin ( khó , đòi hỏi độ tinh tế )

Cà phê phin ngon hơn, nhưng khó làm, bởi vì nhiều yếu tố Trời lạnh, nước sôi rót vào phin nguội nhanh Tráng phin trước là một cách, đổ nước vào làm 2-3 lần là một cách khác tăng độ nóng, nhưng đều chỉ tăng hiệu suất lên một chút thôi Nếu nén

cà phê chặt, nhỏ giọt lâu mới xong, cà phê hơi nhiều cafeine vì bị ngâm nước lâu, hơi nguội một chút khi uống Nếu nén không chặt, cà phê chảy xuống có pha lẫn bột cà phê , hương thơm chiết ra chưa được hết Phin pha cà phê nếu dùng loại bằng inox, lỗ phin khá nhỏ, có ren xoáy là hay nhất vì có thể chỉnh độ chặt, lỏng cho vừa Nếu dùng phin nhôm, lỗ phin to lọt cả bột cà phê xuống, lại không thể nào chỉnh được độ chặt, thì e rằng cà phê khó ngon

Cà phê đi vào đời sống của người Việt từ khi người Pháp đặt chân đến nơi đây Dần dần cà phê đi từ góc khuất đến những nơi sầm uất, đi từ túi tiền của những người giàu sang đến túi tiền khiêm tốn của những người lao động, cà phê trở thành thứ gắn kết tinh thần mạnh mẽ Chẳng cần biết ông là ai, làm nghề gì, chỉ cần mê cà phê là sáng sáng đều sẽ ngồi trên cái ghế đẩu cũ kỹ được kê bày la liệt trên vỉa hè, chờ được thưởng thức cà phê trong cái cốc thủy tinh cổ lỗ đã ngả vàng, trên đó úp cái phin cũng

đã cáu màu bởi cà phê , bởi thời gian, nghe những bản nhạc Trịnh phát ra từ cái loa đài

rè rè Một ngày mới sẽ bắt đầu như thế

Trên thị trường hiện nay có rất nhiều hãng chế tạo máy cà phê cho nhiều phương pháp pha cà phê khác nhau để phục vụ cho nhu cầu của người tiêu dùng Nhưng các loại máy pha cà phê trên mang lại phương pháp pha không phù hợp với thị hiếu người Việt hiện nay Sau khi thực hiện một số khảo sát và nhắm được thị hiếu của người

Việt , Nhóm đã thực hiện : “ĐỒ ÁN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY PHA CÀ PHÊ”, theo nguyên lý syphon, nhằm đáp ứng các yêu cầu tiện lợi và đảm bảo hương

vị của cà phê Việt truyền thống đậm chất hồn Việt

1.2 Lí do chọn đề tài

Ngày nay với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật , tốc độ tăng trưởng chống mặt của các nền kinh tế thế giới , đời sống vật chất ,tinh thần của con người ngày càng được nâng cao Con người không còn giữ quan điểm “ ăn no, mặt đủ” mà thay vào đó là “ ăn ngon , mặt đẹp” Và đồ uống cũng đóng vai trò không nhỏ trong đời sống hằng ngày Không chỉ trên thế giới mà ở Việt Nam thức uống thân thuộc không chỉ có mặt trong các quán sang trọng mà còn xuất hiện bình dân trên từng góc phố , làng quê … Đó chính là cà phê

Hình 1.1 Ly cà phê truyền thống Người ta vẫn nói, uống cà phê không phải chỉ là thưởng thức một thứ ăn chơi, uống cà phê dần dần đã trở thành một nét văn hóa, để đẩy đưa câu chuyện, để lùi xa

Trưởng thành rồi sẽ cô đơn, nhưng trưởng thành rồi người ta lại thấy cuộc đời

có những giây phút được cô đơn để nhận ra chính mình lý thú biết nhường nào, cũng như uống cà phê vậy, sau vị đắng đót nơi đầu lưỡi dần dần cảm nhận được vị ngọt thơm dễ chịu lan tỏa khắp toàn thân, thấm vào từng nơron thần kinh làm người ta minh mẫn, thông suốt, dễ chịu

Nhắc đến cà phê , Sài Gòn có cà phê vợt, Hà Nội có cà phê phin Dù là cách pha chế khác nhau thì người uống vẫn phải đợi chờ Đợi chờ không chỉ là một hương

vị, mà còn là một nét tinh hoa được chắt chiu, tích lũy qua mỗi giây phút chậm lại với cuộc đời Đối với người uống cà phê mà nói, sống là phải chờ đợi Từ một thói quen đối với một sở thích nhỏ bé, người ta dần dần thấy mọi việc trong cuộc sống chỉ cần kiên nhẫn để chờ đợi thì sẽ giảm dần đi rất nhiều những tổn thương Chờ một giây đèn

đỏ, chậm đi vài km tốc độ sẽ bớt đi biết bao tai nạn giao thông Chờ một phút xếp hàng, có bao nhiêu người không cáu gắt mệt mỏi Chờ đợi không bao giờ là thiệt thòi,

vì cuộc đời vốn chỉ lấy đi những bước chân bước vội chứ không bắt tội những bước chân biết nhường Thế rồi, cuộc đời bỗng nhiên nằm gọn trong một tách cà phê Chỉ là một thứ nước đen đen đắng đắng mà người ta đã ngẫm ra biết bao nhiêu sự đời, những chân lý, những yêu thương và những kỷ niệm Hóa ra, tưởng chừng uống vào mình thứ nước đen đắng như nước hàng này lại là uống vào cả một cái hồn Tâm hồn của người nông dân đã vun trồng chăm bón Tâm hồn của người nghệ nhân đã tính toán chính xác cho mỗi mẻ rang cà phê Tâm hồn của người nghệ sĩ đã pha chế thành công một tách cà phê tuyệt vời từ hương vị cho đến hình ảnh Tâm hồn của người lãng khách cô hành thưởng thức

Và cũng có thể người ta sẽ lại kết thúc một ngày bằng cà phê Nhưng theo cách trầm lắng hơn Đối với chúng em, cà phê chưa bao giờ và sẽ không bao giờ là thứ thuộc về đám đông, ồn ào và gấp gáp Càng một mình, cà phê càng ngon, càng đen, càng đắng, càng sâu Chỉ trong lặng im, người ta mới trải lòng những nỗi niềm thầm kín Thời buổi mở cửa, cái gì cũng sống nhanh, sống vội, cà phê có lẽ là thứ duy nhất

đủ giữ chân người ta lại để mà chờ đợi, để mà suy tư Bên ly cà phê phin đang tí tách rơi, người ta trải lòng mình trong những tâm sự vui buồn, những ký ức tưởng chừng đã ngủ quên, những cảm xúc tưởng như đã chai sạn trước sóng gió cuộc đời

Chúng ta sẽ nhâm nhi cà phê, với những bản nhạc Jazz, có khi là những khúc tình của Trịnh Có lẽ, chỉ những người đã hiểu nỗi đau, đã thấm nhuần cảm giác chia phôi,

đã đau đáu những nỗi niềm cô độc mới có thể tạo ra thứ âm nhạc thích hợp nhất để hòa quyện với chất đắng của cà phê Đôi khi người ta tìm đến với cà phê không phải bởi

vì thích uống mà để tìm một điều gì đó mà người ta nghĩ là đã mất Nên có những khoảnh khắc pha cho mình một tách cà phê nóng, ôm nó trong lòng, hít hà mùi hương, nhưng chẳng uống, chỉ là để tìm lại những điều đã trôi về một miền rất xa

Dẫu sao thì, rượu cho nỗi đau, cà phê cho nỗi buồn, mà nỗi buồn thì uống sao cho hết , cho cạn vơi đáy lòng ngay đâu? Thì hãy cứ từ từ mà sống, cà phê sẽ tan và nỗi buồn rồi sẽ dịu… Cuộc sống đôi khi cũng vui như ta khuấy thìa, nghe tiếng lanh canh của muỗng chạm vào cốc, cà phê đâu chỉ là để uống và nỗi buồn đâu phải chỉ để quên

Nhưng hiện tại cà phê bẩn xuất hiện khá nhiều cộng với cách pha chế không phù hợp, cà phê không còn giữ được những giá trị tinh túy vốn có của nó nữa, thế nên chúng em mong muốn cho người Việt Nam được uống ly cà phê “sạch”, “ ngon”

“đậm chất nghệ thuật”, sáng chế ra chiếc máy này chúng em còn mong muốn giảm áp lực pha chế, rút ngắn thời gian và lấy được nhiều chất cà phê , cung cấp ly cà phê thơm ngon cho người uống với giá bình dân

Với nhu cầu muốn học hỏi các kiến thức mới để áp dụng vào trong thực tiễn ,

cùng với các kiến thức đã học tại trường , nhóm đã chọn đề tài “ THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY PHA CÀ PHÊ” , theo nguyên lý syphon.Trong mô hình này chúng em đã

xử dụng các phần mền đã học proteus8 , kiến thức vi diều khiển kết hợp tiện cơ, hàn cắt gọt kim loai …Với những điều kiện đó nhóm đã quyết định thực hiện đề tài

“THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY PHA CÀ PHÊ”

PHẦN 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

2.1 Tổng quan đề tài

Hiện nay ứng dụng khoa học kỹ thuật công nghệ cao vào lĩnh vực dịch vụ là một phát kiến mới mẻ và đầy thách thức Làm sao để mọi người đều có thể sử dụng máy pha cà phê một cách hiệu quả, dễ sử dụng thân thiện, phù hợp nhu cầu và giá thành hợp lí Từ những thực tiễn đó mang lại, việc tính toán thiết kế và chế tạo kết cấu máy phải nhỏ gọn, dễ bảo trì không phức tạp và mắc tiền Kích thước tương đối nhỏ để áp dụng trước cho các hộ gia đình, khi hệ thống cơ khí và điều khiển phù hợp sẽ mở rộng thước toàn bộ hệ thống

2.2 Tình hình trong nước

Đã xuất hiện nhiều doanh nghiệp có sản suất và chế tạo, kinh doanh các mặt hàng

kỹ thuật phục vụ pha chế ,tốc độ hoạt động nhanh, công suất lớn hơn, chất lượng cà phê hảo hạng, chi phí đầu tư hợp lý, độ bền cao, giúp tạo ra những cốc cà phê cappuccino, latte và espresso ngon tuyệt với hương vị đậm đà …là những đặc điểm hấp dẫn của các loại máy pha cà phê chuyên nghiệp hiện nay

Chỉ mới xuất hiện khoảng chục năm gần đây tại thị trường Việt Nam nhưng những chiếc máy pha này đã ngay lập tức được các quán cà phê vừa và nhỏ, các văn phòng, nhà hàng, khách sạn…yêu thích

+ Một số hình ảnh vế máy pha cà phê được du nhập vào nước ta

Hình 2.1 máy pha cà phê du nhập vào nước ta

+ Một số hình ảnh về máy pha cà phê được nước ta sản xuất

Nhưng giá thành tương đối cao, với một quán cà phê nhỏ mới đi vào hoạt động, việc đầu tư những trang thiết bị đa chức năng để tiết kiệm chi phí và nâng cao năng suất lao động là hướng lựa chọn của hầu hết các ông chủ, chưa chuyên sâu về công nghệ, phần lớn chỉ tập trung vào các dụng cụ phục vụ cách thức pha chế truyền thống, chỉ một số ít các công ty nước ngoài bước đầu nghiên cứu phát triền thành công áp dụng khoa học kỹ thuật vào các sẩn phẩm pha chế Việc cho ra đời mô hình pha cà phê syphon, thiết bị ứng dụng cao trong lỉnh vực pha chế thức uống sạch là một khía cạnh mới và đáng được mở rông ở nước ta

Một số hình ảnh về pha cà phê truyền thống

+ Ưu điểm

-Tiết kiệm chi phí

-Gọn , nhẹ , dễ vệ sinh

+Nhược điểm

-Thiết kế kém tinh xão

-Mất nhiều thời gian để pha chế

-Chất lượng cà phê không được ngon

-Sử dụng lâu dài xẽ làm tấm phin rĩ xét ảnh hưởng sức khỏe người tiêu dùng

Khoảng cách giữa các kiến thức từ nhà trường đã được cụ thể hóa vào các nhu cầu thiết yếu của đời sống

Đảm bảo đạt được nhu cầu, chất lượng và sản lượng cao đã đáp ứng đầy đủ các nhu cầu nhiều mặt của toàn xã hội về thức uống Nhu cầu này đang ngày càng tăng lên nhanh chóng, ngày càng đa dạng hơn, phong phú hơn Không quá khi nói ngành dịch

vụ về đồ uống đang ngày càng phát triển bền vững, tổ chức hài hòa và đồng bộ với cơ giới hóa, hóa học hóa, điện khí hóa nông nghiệp Tránh mọi mâu thuẫn, đối kháng, hạn chế lẫn nhau giữa các hướng trên đây Họ tìm được những giải pháp không những đảm bảo sự hài hòa mà còn tạo nên sự hỗ trợ, bổ sung, cộng hưởng lẫn nhau để tạo ra những hiệu quả tổng hợp

Một số hình ảnh về pha cà phê của thế giới

Ưu điểm

Thiết kế tinh xảo để tạo ra những ly cà phê hương vị hoàn hảo nhất

Có hệ thống tự điều chỉnh nhiệt độ

Hệ thống cấp nước ngoài: kiểm soát lượng nước đầu vào

Sản phâm ngon , đậm đà hương vị

Nhược điểm

Chi phí cao

Khi hu hỏng khó tìm linh kiện thay thế

2.4 Vấn đề tồn tài và hướng giải quyết vấn đề

Vấn đề tồn tại lớn nhất hiện nay là kết cấu , với các chức năng tích hợp thì chi phí giá thành lại rất cao Việc kết hợp nhiều chức năng để tạo nên một hệ pha cà phê sạch cũng là một vấn đề phức tạp cần có sự tham gia nghiên cứu và đóng góp công sức

ý kiến trên nhiều lĩnh vực

Khi mua máy pha cà phê công nghiệp công suất lớn, điều đầu tiên bạn cần lưu tâm đó là thương hiệu của chiếc máy Thông thường những chiếc máy có nguồn gốc xuất xứ từ Châu Âu, Ý, Pháp như La Marzocco, Rancilio hay Nuova Simonelli, Faema……thường có chất lượng tốt hơn cả, tích hợp nhiều công dụng, nhưng giá cả bao giờ cũng cao hơn rất nhiều

Hình 2.5 Cà phê được pha từ máy công nghệ cao

Một điểm cần lưu ý khác là khả năng giữ nhiệt độ ổn định và khả năng thay đổi nhiệt độ của máy pha Nhiệt độ lý tưởng để pha một tách cà phê ngon là từ 90-95 độ

C, mỗi loại cà phê sẽ được pha chế ở những mức nhiệt độ khác nhau, điều này đảm bảo đồ uống của bạn luôn được đa dạng

Việc thực hiện máy sao cho có thể tích hợp nhiều chức năng với giá thành thấp là điều cần thiết trong điều kiện kinh tế Việt Nam hiện nay Việc tận dụng các nền tảng

và phát triển tự động hóa ứng dụng nông nghiệp là rất cần thiết Song song với sự phát triển tự động phải kết hợp sự phát triển, quảng bá, tất cả được kết nối Internet là xu hướng tất yếu Do vậy định hướng giải quyết vấn đề của nhóm là tạo ra mô hình nhỏ gọn , thông minh , đơn giản phù hơp với tất cả độ tuổi và nhanh, gọn đáp ứng được nhịp sống hối hã của xã hội hiện nay

PHẦN 3: MỤC TIÊU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN

CỨU

3.1 Mục tiêu của đề tài

Góp phần xây dựng nền dịch vụ đồ uống phát triển theo hướng hiện đại, có năng suất, chất lượng, hiệu quả, sức cạnh tranh cao và thân thiện với môi trường Xử

lý đất bằng các ứng dụng, nút nhấn đơn giản trong quá trình pha chế ,đồng thời khai thác ,giữ lại được những tinh túy của một ly cà phê, vừa tiết kiệm được chi phí, thời gian linh hoạt

Những chiếc máy pha cà phê đẹp , gọn , bền luôn có sức uốn hút mạnh mẽ với chủ quán cà phê , nhà hàng , khách sạn snag trọng và hiện đại nhờ vào thiết kế bắt mắt, công suất lớn, độ bền cao, đặc biệt là các tính năng mà một chiếc máy pha tích hợp trong đó

Được làm từ các loại vật liệu inox, thép không rỉ ,thủy tinh…cùng thiết kế hài hòa, đẹp mắt, sang trọng, tinh tế, tích hợp thêm khả năng giữ nhiệt tốt được xem là chuẩn mực của một chiếc máy pha chuyên nghiệp tại Việt Nam hiện nay

Quan trọng nhất khi chọn máy pha cà phê là dựa vào nhu cầu sử dụng trong việc kinh doanh của mình Công suất một chiếc máy pha cà phê thông thường được xem xét dựa vào các yếu tố sau:

- Số lượng tách cà phê phục vụ mỗi ngày ( Đảm bảo nhu cầu kinh doanh lẫn việc sử dụng của hộ gia đình)

-Công suất máy pha: máy sử dụng điên 220V.,công xuất 1500-2500W

-Kích thước nồi hơi : Kích thước nồi hơi cho bạn biết khả năng cung cấp hơi nước và nước nóng của máy.(400ml)

Một điểm cần lưu ý khác là khả năng giữ nhiệt độ ổn định và khả năng thay đổi nhiệt độ của máy pha Nhiệt độ lý tưởng để pha một tách cà phê ngon là từ 90-95 độ

C, mỗi loại cà phê sẽ được pha chế ở những mức nhiệt độ khác nhau, điều này đảm bảo đồ uống của bạn luôn được đa dạng

3.2 Phương pháp nghiên cứu

3.2.1 Thứ nhất ý nghĩa từ Siphon

Từ “Siphon” (từ Hy Lạp cổ đại) đôi khi được dùng là “Syphon”, để đề cập đến hàng loạt các thiết bị có liên quan đến dòng chảy của chất lỏng thông qua ống Theo một nghĩa hẹp hơn, từ này đề cập đến nguyên lý bình thông nhau “Trong bình thông nhau chứa cùng một chất lỏng đứng yên thì mực mặt thoáng của chất lỏng ở các nhánh luôn luôn cao bằng nhau”

Tóm gọn là “nước sẽ truyền từ chỗ cao hơn sang chỗ thấp hơn thông qua một đường ống”

Với bình cà phê Syphon bạn có thể kiểm soát được toàn bộ các yếu tố: nhiệt độ pha, thời gian pha và các yêu tố quyết định đến hương thơm, vị ngon của cà phê khác Bạn sẽ phải trải qua một thời gian “làm quen” với nó Nhưng khi bạn đã trở nên thành thạo, bạn sẽ được tưởng thưởng bởi tách cà phê tuyệt vời, kết quả của quá trình pha chế đầy khoa học và nghệ thuật!

Bình cà phê Syphon cho phép bạn kiểm soát được độ đậm của cà phê bằng cách cho vào nhiều hoặc ít lượng bột cà phê xay theo cách bạn muốn, pha nhiều hay ít nước, pha trong vòng thời gian bao lâu Bạn cũng dễ dàng pha nhiều tách cà phê một lúc, tùy thuộc vào độ lớn của bình cà phê Syphon Khả năng cho phép người dùng tự kiếm soát nhiệt độ cũng là một lý do khiên những ai yêu thích cách pha cà phê thủ công lựa chọn bình pha cà phê syphon là một trong những phương pháp tuyệt vời nhất

3.2.2Thứ hai nguyên lý của bình Siphon

Hai quá trình dịch chuyển của nước trong bình cà phê Siphon

Hình 3.1 Hai quá trình dịch chuyển của nước trong bình cà phê Siphon

+Quá trình thứ 2

Khi ta tắt nguồn nhiệt, hơi nước trong bình 1 giảm, áp xuất giảm Chiết xuất cà phê trong bình thứ 2 sẽ đi theo ống dẫn xuống bình 1 – Đây thực sự là nguyên lý của Siphon

Có 2 lý thuyết chính về làm thế nào mà các siphon có thể làm chất lỏng chảy ngược lên, chống lại trọng lực mà không cần bơm, và được cấp lực chỉ bởi trọng lực

Lý thuyết về sypon

Lý thuyết truyền thống trong nhiều thế kỷ cho rằng trọng lực đã kéo chất lỏng xuống ở ngã ra của siphon đẫn đến sự giảm áp suất ở đỉnh của siphon Do đó, áp suất khí quyển có thể đẩy chất lỏng từ bình chứa cao hơn, chảy lên chỗ giảm áp ở đỉnh của siphon, giống như trong một áp kế hoặc ống hút, và cứ thế Tuy nhiên, nó đã được chứng minh rằng siphon có thể hoạt động trong chân không và đến được những độ cao vượt qua độ cao khí áp kế của chất lỏng

Vì vậy, lý thuyết về ứng suất liên kết của hoạt động siphon đã được ủng hộ, cho rằng chất lỏng bị kéo trong siphon tương tự như mô hình dây xích Không cần phải một trong hai lý thuyết phải đúng, nhưng cả hai lý thuyết đều đúng trong các trường hợp áp suất môi trường khác nhau

Lý thuyết về áp suất khí quyển với trọng lực rõ ràng không thể giải thích trường hợp siphon trong chân không, nơi mà không có áp suất khí quyển đáng kể

Hình 3.2 Lý thuyết thứ nhất về syphon Nhưng lý thuyết về ứng suất liên kết với trọng lực lại không thể giải thích trong trường hợp siphon khí CO2, siphon tạo ra những bong bóng, và những siphon phun từng giọt, vì các chất khí không gây ra lực kéo đáng kể và các chất lỏng không gắn kết nên không thể tạo ra ứng suất liên kết cố định

Hình 3.3 Lý thuyết thứ hai về syphon

Tất cả các lý thuyết đã công bố trong thời hiện đại đều công nhận phương trình Bernoulli là một phương trình gần đúng trong trường hợp hệ thống siphon lý tưởng không ma sát

3.2.3 Phương trình Bernoulli cho chất lỏng lý tưởng

Để hiểu cụ thể hơn Phương trình Bernoulli chúng ta xem xét trường hợp truyền dẫn chất lỏng qua ống có tiết diện thay đổi, được đặt nghiêng với phương ngang một góc β Lựa chọn 2 mặt cắt 1-1 và 2-2 bất kỳ trên đoạn ống đó Lưu lượng chảy qua ống

là Q Sử dụng áp kế để đo áp suất chất lỏng tại các mặt cắt Di chuyển áp kế tới từng mặt cắt sẽ thu được đường áp kế

Hình 3.4 Mặt cắt Bernoulli cho chất lỏng lý tưởng

Sử dụng ống Pito với phần đầu ống được thiết kế song song và ngược với hướng dòng chảy Khi đó với chất lỏng lý tưởng sẽ thu được chiều cao cột chất lỏng như nhau tại mọi mặt cắt so với mặt phẳng gốc Như vậy đường thẳng tạo thành khi di chuyển ống Pito tại các mặt cắt bất kỳ thể hiện mức năng lượng toàn phần của dòng chảy

Về mặt năng lượng chúng ta có thể hiểu :

Z – năng lượng riêng thế năng

P/ρg – năng lượng riêng áp suất

V2/2g – năng lượng riêng động năng

Trong phương trình trên thứ nguyên của H là mét: [H]=m Và H được gọi là chiều cao cột áp Từ đó có thêm các tên gọi: Z – chiều cao cột áp hình học, P/ρg – chiều cao cột áp áp suất, V2/2g – chiều cao cột áp vận tốc

Phương trình Bernoulli đối với chất lỏng lý tưởng có thể được phát biểu là: tổng chiều cao cột áp hình học, áp suất, và vận tốc là một hằng số

3.2.4 Đơn vị của năng lượng dòng chảy và phương trình Bernoulli

Trong cơ học lưu chất, năng lượng của dòng chảy sử dụng trong phương trình Bernoulli và một số trường hợp khác có thể thể hiện ở các dạng sau :

Dạng năng lượng của một đơn vị khối lượng (J/kg)

Dạng chiều cao của một cột lưu chất (m) Khi ấy thế năng thủy tĩnh là p/ρg và động năng là v2/2g và phương trình Bernoulli có dạng :

Phương trình Bernoulli

Dạng áp suất của lưu chất (Pa) Khi ấy thế năng vị trí là ρgz và động năng là ρv2/2, và phương trình Bernoulli có dạng :

3.2.5 Các chi tiết của máy pha cà phê syphon

1 x Bình thuỷ tinh chịu nhiệt có nắp

1 x Bình inox chịu nhiệt hình trụ

1 x Giá đỡ

1 x Điện trở vòng cung cấp nhiệt

1 x Lưới lọc

1 x Muỗng xúc bột cà phê

1 x Que khuấy cà phê

Quy trình pha chế sypon

Đầu tiên hãy ngâm tấm lọc cà phê vào nước sôi trong 3-5 phút, sau đó đặt ngay ngắn vào phễu

Đổ lượng nước sôi cần dùng vào trong bình (khoảng 300ml)

Xay khoảng 45g cà phê nguyên chất và đổ cà phê vào phễu Kích cỡ bột cà phê nên mịn một chút, giống như pha phin vậy

Cẩn thận lắp phễu vào bình chứa hình cầu, sau đó đặt bếp lửa ở phía dưới giống như hình, hoặc sử dụng bếp nhiệt

Bật bếp để đun nước, nước sôi sẽ bốc hơi và hơi nước sẽ thấm qua cà phê ở phễu

Khi nước bốc hơi lên hẳn hãy cứ tiếp tục để bếp như vậy trong vòng 10 giây, dùng đũa tre khuấy tròn, sau đó hãy tắt bếp và đợi cà phê chảy ngược xuống bình đựng và thu được thành phẩm

PHẦN 4: NỘI DUNG THỰC HIỆN VÀ KẾT QUẢ CÔNG

TRÌNH NGHIÊN CỨU 4.1 Thiết kế chế tạo khung máy

+ Nguyên lí cơ bản và phương án kết cấu cơ khí của máy

Hình 4 1 Bản thiết kế phần khung hoàn chỉnh

Phần khung máy là thành phần quan trọng nhất phải được lưu ý thiết kế tính toán sao cho hợp lý và mang tính cân đối Đây là bộ phận có tác dụng như khung xương

máy còn phải đảm bảo các lỗ bắt các trục dẫn động phải thật sự đồng tâm để tránh gây

ra sai số so với mô hình đã tính toán

Phần khung được thiết kế có độ cứng vững đủ để đỡ các chi tiết, các linh kiện điện, các cơ cấu truyền nhiệt v.v không những cứng vứng mà còn phải đảm bảo đủ lớn, phải hài hòa và tuân thủ một số quy tắc khi thiết kế để đảm bảo mỹ quan và có thể hoạt động lâu dài, ổn định Vật liệu sử dụng ở đây là inox 304

Kính thước 20x20 Khối lượng(kg) : = [4 x T(mm) x A(mm) –

4 x T(mm) x T(mm)] x Tỷ trọng(g/cm3) x 0.001 x L(m)

T: Dày; W: Rộng; L: Dài;

A: Cạnh; A1: Cạnh 1; A2: Cạnh 2;

I.D: Đường kính trong; O.D: Đường kính ngoài

Hình 4 2 Sử dụng inox 304 để làm khung máy

Hình 4.3 Bản vẽ 2D khung máy

4.2 Thiết kế cơ cấu bình nung

4.2.1 Bình nung(1)

Hình 4.5 bản vẽ bình nung

+ Ưu điểm :

Truyền nhiệt nhanh

Rút ngằn thời gian gia nhiệt

Đảm bảo nhiệt độ khi nung

Hình 4.6 Bình nung gia công hoàn chỉnh

4.2.2 Van xã nước

Hình 4.7 Bản vẽ van nước

Nhiệm vụ

Xả nước ra cốc khi kết thúc quá trình pha

Giúp giảm áp xuất bình đung , đảm bảo hoạt động đúng nguyên lý

Hình 4.8 Van nước được hàn vào bình nung