Đề tài Chế tạo tủ sấy nông sản nhờ năng lượng mặt trời

Nội dung text: Đề tài Chế tạo tủ sấy nông sản nhờ năng lượng mặt trời

1. Dự án: Chế tạo tủ sấy nông sản nhờ năng lượng mặt trời MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................................2 I. LÝ DO NGHIÊN CỨU...........................................................................................................3 I.1. Lý do nghiên cứu..................................................................................................................3 I.2. Ý tưởng nghiên cứu..............................................................................................................3 I.3. Lợi ích đề tài mang lại .........................................................................................................4 I.3.1. Đối với vấn đề môi trường................................................................................................4 I.3.2. Ý nghĩa về sức khỏe. .........................................................................................................4 I.3.3. Ý nghĩa về kinh tế..............................................................................................................4 I.3.4. Ý nghĩa về cuộc sống và xã hội........................................................................................4 I.4. Thuyết minh tính mới, tính sáng tạo, ý tưởng của người dự thi.....................................5 II. CÂU HỎI NGHIÊN CỨU ...................................................................................................5 III. THIẾT KẾ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...........................................................6 III.1. Các vật liệu làm nên sản phẩm ........................................................................................6 III.2. Cấu tạo ...............................................................................................................................7 III.2.1. Buồng sấy........................................................................................................................8 III.2.2. Buồng thu năng lượng ...................................................................................................8 III.3. Nguyên tắc hoạt động của sản phẩm..............................................................................9 IV. TIẾN HÀNH NGHIÊN CỨU...........................................................................................10 IV.1. Các công việc chính đã thực hiện..................................................................................10 IV.2. Kết quả nghiên cứu và thảo luận...................................................................................10 IV.2.1. Sản phẩm mới có tính sáng tạo, dễ thực hiện và có ứng dụng trong đời sống .......11 IV.2.2. Hoàn thiện sản phẩm ...................................................................................................11 IV.2.3. Kết quả của sản phẩm sử dụng trong đời sống. ........................................................14 V. KẾT LUẬN..........................................................................................................................14 V.1. Kết quả .............................................................................................................................14 V.3. Hạn chế.............................................................................................................................14 V.4. Hướng phát triển .............................................................................................................14 VI. TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................15 1
2. Dự án: Chế tạo tủ sấy nông sản nhờ năng lượng mặt trời LỜI CẢM ƠN Không ai trong chúng ta đơn độc trên hành trình và “Muốn đi nhanh thì đi một mình, muốn đi xa thì đi cùng nhau”. Cuộc sống chúng ta khó có thể thành công nếu chỉ riêng lẻ một mình mà cần đến sự hợp tác giúp đỡ, hỗ trợ của những người xung quanh. Trong quá trình khảo sát, nghiên cứu, tìm tòi, thiết kế và hoàn thiện sản phẩm “Chế tạo tủ sấy nông sản nhờ năng lượng mặt trời.”, chúng em đã nhận được sự hướng dẫn tận tình của cô giáo Bùi Thị Kiều và sự tạo điều kiện của Ban giám hiệu, các thầy giáo, cô giáo, các bạn học sinh trường THCS Thái Sơn. Chúng em muốn gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới các thầy giáo, cô giáo và các bạn. Chúng em xin chân thành cảm ơn các cấp lãnh đạo ngành Giáo dục đã tổ chức cuộc thi, tạo cho chúng em có một sân chơi bổ ích, lành mạnh, giúp chúng em thêm yêu thích khoa học và mong muốn được tham gia nghiên cứu khoa học từ đó chúng em có cơ hội vận dụng kiến thức đã học vào thực tế cuộc sống, có thế sáng chế những sản phẩm mang tính thực tiễn cao có thể được sử dụng rộng rãi trong cuộc sống. Cuối cùng em xin kính chúc quý thầy cô dồi dào sức khỏe và thành công trong sự nghiệp trồng người! Tác giả 1. Hoàng Gia Huy - 9A 2. Bùi Thị Mai Anh – 9A 2
3. Dự án: Chế tạo tủ sấy nông sản nhờ năng lượng mặt trời I. LÝ DO NGHIÊN CỨU. I.1. Lý do nghiên cứu. Năng lượng mặt trời là một trong những nguồn năng lượng xanh có khả năng tái tạo, đem lại nhiều triển vọng ứng dụng trong bối cảnh nguồn năng lượng truyền thống ngày càng cạn kiệt bởi những ưu điểm: nguồn cung cấp vô tận, sẵn có trong tự nhiên, là nguồn năng lượng sạch thân thiện với môi trường, cấu tạo trang thiết bị đơn giản và có thể triển khai ở mọi nơi. Việt Nam có tiềm năng về năng lượng mặt trời rất lớn do điều kiện khí hậu thuận lời từ Bắc tới Nam, có nhiều ngày nắng trong năm, nông sản đa dạng phong phú, nhiều nơi không thể xuất khẩu nông sản tươi sang các khu vực khác dẫn đến hư hỏng gây tổn thất cho bà con nông dân, đặc biệt với tình hình Covid- 19 như thời gian vừa rồi. Do vậy việc tận dụng nguồn năng lượng mặt trời dồi dào sử dụng tủ sấy nông sản cho bà con nông dân là phù hợp với nhu cầu thực tiễn của nền nông nghiệp và công nghiệp của nước ta. Hơn thế nữa khi sử dụng tủ sấy nhờ năng lượng mặt trời có thể tiết kiệm chi phí cho người dùng, hơn nữa thời gian sấy sẽ nhanh hơn so với việc phơi nắng truyền thống và đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm. I.2. Ý tưởng nghiên cứu. Sản phẩm “Tủ sấy nông sản nhờ năng lượng mặt trời” có thể chế tạo đa dạng kích cỡ để phù hợp với nhu cầu của từng hộ gia đình hay cơ sở sản xuất chế biến nông sản, tùy vào mục đích của người sử dụng. Thiết bị sấy nông sản là thiết bị thiết yếu dùng trong lĩnh vực sản xuất chuyên dùng để sấy khô các loại thực phẩm nông sản trong quá trình chế biến, với lợi ích mang lại như nông sản được sấy khô đều, không bị ẩm mốc, nhất là đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm cũng như không tốn thời gian công sức của người dân. Tủ sấy nông sản sử dụng năng lượng mặt trời là thiết bị hoạt động dựa trên nguyên tắc hiệu ứng nhà kính. Diện tích và đặc tính của tấm thu năng lượng mặt trời là hai trong số các thông số quan trọng có ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động 3
4. Dự án: Chế tạo tủ sấy nông sản nhờ năng lượng mặt trời của sản phẩm. Việc nghiên cứu và chế tạo “Tủ sấy nông sản nhờ năng lượng mặt trời” đem lại giá trị kinh tế và khả năng ứng dụng lớn. I.3 . Lợi ích đề tài mang lại I.3.1. Đối với vấn đề môi trường. - Là sản phẩm thân thiện với môi trường. - Tận dụng nguồn năng lượng mặt trời có sẵn, vô tận và không làm ảnh hưởng đến môi trường tự nhiên. I.3.2. Ý nghĩa về sức khỏe. - Tiết kiệm được thời gian và công sức cho người nông dân. Đảm bảo chất lượng vệ sinh an toàn thực phẩm cho những cơ sở sản xuất. - Sản phẩm sau khi sấy đảm bảo vấn đề vệ sinh, đảm bảo chất lượng cho người tiêu dùng. I.3.3. Ý nghĩa về kinh tế. - Để khai thác nguồn nguyên liệu năng lượng mặt trời, hiện có rất nhiều nghiên cứu trong nước và ngoài nước đã tập trung chế tạo các mẫu máy sấy sử dụng năng lượng mặt trời, tuy nhiên các máy sấy nhập khẩu có giá thành cao chỉ phù hợp với việc sấy ở quy mô công nghiệp tại các nhà máy, dây truyền sản xuất có vốn đầu tư lớn.Trong khi nhu cầu sấy các sản phẩm nông nghiệp của nước ta rất cao. Vì vậy việc nghiên cứu để chế tạo ra tủ sấy đáp ứng nhu cầu cho những hộ gia đình hay xưởng sản xuất nhỏ nhưng đem lại giá trị và khả năng ứng dụng lớn, tiết kiệm chi phí đầu tư. I.3.4. Ý nghĩa về cuộc sống và xã hội. - Có thể áp dụng, sử dụng rộng rãi trên mọi địa phương, mọi địa hình, vận hành dễ dàng, thuận tiện. + Tủ sấy nông sản có thể áp dụng cho những hộ gia đình nhỏ lẻ hay những xưởng sản xuất với quy mô nhỏ. 4
5. Dự án: Chế tạo tủ sấy nông sản nhờ năng lượng mặt trời + Tủ sấy nông sản có thể sấy với nhiều loại thực phẩm khác nhau, tiết kiệm thời gian so với phơi nắng thủ công, tiết kiệm công sức và thời gian cho người nông dân. I.4. Thuyết minh tính mới, tính sáng tạo, ý tưởng của người dự thi. - Tủ sấy năng lượng mặt trời tiết kiệm chi phí đầu tư có thể áp dụng rộng rãi, phù hợp với việc sấy các loại nông sản với khối lượng nhỏ ở các hộ gia đình và các xưởng chế biến nhỏ lẻ. - Tiết kiệm được thời gian và công sức cho người nông dân. Đảm bảo chất lượng vệ sinh an toàn thực phẩm cho những cơ sở sản xuất. - Nâng cao chất lượng của thực phẩm, đảm bảo tiêu chí “sạch sẽ, thơm ngon”. - Giảm thiểu tối đa ô nhiễm môi trường. II. CÂU HỎI NGHIÊN CỨU Việc thực hiện đề tài này nhằm giúp chúng em trả lời được những câu hỏi sau: - Làm sao để chế tạo được máy sấy nông sản bằng phương pháp dựa trên nguyên tắc hiệu ứng nhà kính để nông sản sạch và đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm? - Tăng số lượng nông sản sấy và nâng cao chất lượng của sản phẩm sau khi sấy? 5
6. Dự án: Chế tạo tủ sấy nông sản nhờ năng lượng mặt trời III. THIẾT KẾ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU III.1. Các vật liệu làm nên sản phẩm Thép Tôn Tôn sóng Xốp bạc cách nhiệt Nhựa mica Đinh vít 6
7. Dự án: Chế tạo tủ sấy nông sản nhờ năng lượng mặt trời Khóa chốt cửa Sơn đen Lưới thép không gỉ Tay cầm III.2. Cấu tạo 7
8. Dự án: Chế tạo tủ sấy nông sản nhờ năng lượng mặt trời III.2.1. Buồng sấy Buồng sấy được đặt trên chân đế có độ cao khoảng 60 cm, khung được làm bằng sắt hộp vuông 2cm, bên trong được bọc lớp xốp bạc cách nhiệt, tấm xốp này có khả năng chịu nhiệt, chống ẩm, giữ ổn định nhiệt độ trong buồng sấy. Bên trong buồng sấy chúng em thiết kế 2 khay sấy 50cm x 50cm, các khay sấy được làm từ thép không gỉ và tấm lưới thép có độ dày vừa phải giúp không bị rơi thực phẩm khi sấy và giúp hơi nước thoát lên dễ dàng. Bên trên buồng sấy chúng em có để hai bên thoát hơi nước được bọc bởi lớp mắt lưới thép, giúp cho hơi nước trong quá trình sấy được lưu thông ra ngoài và đảm bảo khép kín không bị các vật thể lạ như ruồi nhặng bay vào làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Bên ngoài buồng sấy được bọc bởi lớp tôn giúp việc hấp thu nhiệt vào buồng sấy được tốt hơn. Ngoài ta, trên buồng sấy chúng em thiết kế 2 cánh cửa giúp việc lấy khay sấy được thuận tiện, vừa đảm bảo buồng sấy được khép kín. 8
9. Dự án: Chế tạo tủ sấy nông sản nhờ năng lượng mặt trời III.2.2. Buồng thu năng lượng Buồng thu năng lượng có quy cách dài 100cm, rộng 50cm, cao 20cm, khung bằng sắt hộp, hai bên được bọc bằng xốp bạc và tôn, bên trong gồm một tấm tôn gợn sóng giúp tăng diện tích tiếp xúc với ánh nắng, 2 ống sắt hộp giúp gia tăng sự thu nhiệt và được phun toàn bộ sơn đen bên trong buồng thu năng lượng, bên trên buồng thu được đặt tấm nhựa mica trong suốt cho phép khoảng 98% ánh sáng xuyên qua nó, buồng thu chúng em có để lối dẫn khí đi vào. Buồng thu năng lượng là yếu tố quyết định đến khả năng sấy của tủ sấy nông sản, vì khi ánh sáng mặt trời chiếu qua một mặt phẳng trong suốt (mặt kính mica) đi đến một vật màu đen (tôn sóng và ống sắt được phun đen), vật màu đen này có tính phản xạ ánh sáng kém nhất, sẽ không được phản chiếu và ngược lại, được biến thành một loại như “bẫy nhiệt”, năng lượng mặt trời do bị hấp thu bức xạ sẽ chuyển thành nhiệt năng đi vào buồng sấy. 9
10. Dự án: Chế tạo tủ sấy nông sản nhờ năng lượng mặt trời III.3. Nguyên tắc hoạt động của sản phẩm Ánh sáng mặt trời khi xuyên qua mặt kính hay tấm trong suốt của buồng thu năng lượng, gặp vật đen đặt bên trong buồng thu (một dạng bẫy nhiệt), sẽ khiến vật đen nóng lên, làm bức xạ ra các tia hồng ngoại. Do hiệu ứng nhà kính, các tia này có năng lượng yếu (bước sóng dài) nên không xuyên được qua kính để thoát ra ngoài mà bị giam giữ trong buồng thu năng lượng. Sự xuất hiện và tồn tại của các tia này làm cho không khí bên trong buồng thu năng lượng nóng lên, giãn nở và bay lên trên, đi vào buồng sấy, xuyên qua khay lưới chứa vật cần sấy, làm bốc hơi và mang hơi ẩm thoát ra ngoài qua lỗ thông khí. IV. TIẾN HÀNH NGHIÊN CỨU IV.1. Các công việc chính đã thực hiện Giai đoạn 1: Nghiên cứu cơ sở lý thuyết - Thời gian thực hiện từ 15/09/2022 đến 25/09/2022 + Nguyên tắc hoạt động của nguyên tắc hiệu ứng nhà kính. + Cấu tạo và các thiết bị vật dụng cần thiết để chế tạo. Giai đoạn 2: Chuẩn bị các thiết bị, bộ phận cần thiết - Thời gian thực hiện từ 25/09/2022 đến 20/10 /2022 Giai đoạn 3: Lắp đặt bộ phận và hoàn chỉnh sản phẩm. - Thời gian thực hiện từ 24/09/2022 đến 20/10/2022. + Chế tạo, lắp ghép buồng sấy + Chế tạo lắp ghép chân đế buồng sấy + Chế tạo lắp ghép bộ thu nhiệt Giai đoạn 4: Tiến hành thử nghiệm hoạt động của sản phẩm - Thời gian thực hiện từ 20/10/2022 đến 28/10 /2022. Thử nghiệm sấy khô với một số loại nông sản. IV.2. Kết quả nghiên cứu và thảo luận 10
11. Dự án: Chế tạo tủ sấy nông sản nhờ năng lượng mặt trời IV.2.1. Sản phẩm mới có tính sáng tạo, dễ thực hiện và có ứng dụng trong đời sống - Tủ sấy nông sản nhờ năng lượng mặt trời để sấy khô đa dạng các loại nông sản như cà phê, ngô, khoa, sắn, các loại quả hay các loại hải sản. - Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng ẩn chứa tiềm năng rất lớn, không những là nguồn năng lượng sạch mà còn là nguồn năng lượng dồi dào và hoàn toàn miễn phí. Mặt khác sử dụng năng lượng mặt trời giúp môi trường xung quanh xanh, sạch đẹp vì hầu như không tạo ra khí thải vào môi trường xung quanh. - Sản phẩm giúp bà con nông dân tiết kiệm chi phí, công sức, giảm thời gian và tỉ lệ hao hụt trong quá trình chế biến. - Sản phẩm có thể sử dụng trong thời gian dài. IV.2.2. Hoàn thiện sản phẩm Bác thợ hàn giúp chúng em gia công bộ phận khung sườn theo kích cỡ mà chúng em đưa ra. 11
12. Dự án: Chế tạo tủ sấy nông sản nhờ năng lượng mặt trời Sơn đen khung. 12
13. Dự án: Chế tạo tủ sấy nông sản nhờ năng lượng mặt trời Lắp ráp các bộ phận Sản phẩm hoàn thiện 13
14. Dự án: Chế tạo tủ sấy nông sản nhờ năng lượng mặt trời IV.2.3. Kết quả của sản phẩm sử dụng trong đời sống. Kết quả khảo sát nhiệt độ bên trong lò sấy khi nhiệt độ ngoài trời là 37 0C thu được như sau. Sau 15 phút, nhiệt độ trong buồng sấy là 41,5 oC. Nhiệt độ trong buồng sấy tăng lên đến 55 oC sau 1 tiếng. Sau 3 tiếng, nhiệt độ trong buồng sấy đạt được 60 oC và duy trì nếu nhiệt độ ngoài trời không thay đổi. Kết quả tính toán và khảo sát cho thấy nếu duy trì được thời gian chiếu sáng 16 giờ thì nông sản sẽ được sấy khô 60%. Việc lựa chọn thời gian sấy tuỳ thuộc vào mục đích sử dụng. V. KẾT LUẬN V.1. Kết quả - Qua thực nghiệm cho thấy “Tủ sấy nông sản nhờ năng lượng mặt trời” có hiệu quả trong quá trình sấy khô thực phẩm, tiết kiệm thời gian, công sức và chi phí đầu tư. - Sản phẩm sử dụng năng lượng mặt trời thân thiện với môi trường, giảm chi phí sản xuất. - “Tủ sấy nông sản nhờ năng lượng mặt trời” có thể được ứng dung rộng rãi trong các hộ gia đình hoặc các cơ sở chế biến thực phẩm nhỏ lẻ, tùy vào mục đích sử dụng mà có thể thiết kế kích thước cho phù hợp. V.2. Hạn chế “Tủ sấy nông sản nhờ năng lượng mặt trời” khá cồng kềnh, bất tiện trong quá trình di chuyển, chưa sấy được khối lượng lớn nông sản. Sản phẩm chỉ được dùng hiệu quả trong những ngày nắng, những ngày thời tiết không thuận lợi thì sản phẩm không thực thi được, do vậy chúng em sẽ tìm hiểu thêm làm thế nào có thể sử dụng sấy được trong những ngày thời tiết không thuận lợi. V.4. Hướng phát triển “Tủ sấy nông sản nhờ năng lượng mặt trời” có thể tích hợp thêm hệ thống pin năng lượng mặt trời để chuyển hóa nhiệt năng thành điện năng cung cấp cho 14
15. Dự án: Chế tạo tủ sấy nông sản nhờ năng lượng mặt trời hệ thống quạt sưởi hay quạt thông gió bên trong buồng sấy giúp cho quá trình sấy được nhanh hơn, ngoài ra có thể dự trữ năng lượng và sấy được trong những ngày thời tiết xấu. Trong thời gian thực hiện với sự giúp đỡ của thầy cô em đã thực hiện thành công sản phẩm “ Chế tạo Tủ sấy nông sản nhờ năng lượng mặt trời” và chúng em tiếp tục theo đuổi sản phẩm này để hoàn thiện hơn.Em xin chân thành cảm ơn! VI. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Sách giáo khoa Công nghệ 8 , Nhà xuất bản giáo dục 2011. 2. Sách giáo khoa Công nghệ 9, Nhà xuất bản giáo dục 2011. 3. Sách giáo khoa Vật lí 9, Nhà xuất bản giáo dục 2011. 4. Sách giáo khoa Vật lí 8, Nhà xuất bản giáo dục 2011. 5. An Lão, ngày 25 tháng 10 năm 2022 Xác nhận của Ban giám hiệu. Người viết báo cáo. Hoàng Gia Huy Bùi Thị Mai Anh 15