Tài liệu Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy sấy bã mía làm thức ăn cho gia súc năng suất 2 tấn giờ

Bộ Công Thương Tổng công ty máy Động Lực và máy nông nghiệp VIỆN NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY NÔNG NGHIỆP -------------------------- BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2008 ĐỀ TÀI: “Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy sấy bã mía làm thức ăn cho gia súc năng suất 2 tấn/giờ” Mã số: 254-28RD/HĐ-KHCN ĐƠN VỊ CHỦ TRÌ CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI VIỆN NCTKCT MÁY NÔNG NGHIỆP THS. ĐOÀN VĂN CAO 7322 23/4/2009 Hà Nội-2008 Bộ Công Thương Tổng công ty máy Động Lực và máy nông nghiệp VIỆN NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY NÔNG NGHIỆP -------------------------- BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2008 ĐỀ TÀI: “Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy sấy bã mía làm thức ăn cho gia súc năng suất 2 tấn/giờ” Mã số: 254-28RD/HĐ-KHCN Cơ quan chủ quản: Bộ công thương Cơ quan chủ trì: Viện NCTKCT máy nông nghiệp Chủ nhiệm đề tài: Ths. Đoàn Văn Cao Hà Nội-2008 MỤC LỤC MỞ ĐẦU...............................................................................................................1 1.Tính cấp thiết của đề tài……………………………………………. ..……1 2.Đối tượng, mục tiêu, ý nghĩa khoa học và thực tiến của đề tài…………….3 3.Nội dung nghiên cứu……………………………………………………….3 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU…………………………………….4 1.Tầm quan trọng của việc nghiên cứu công nghệ sấy bã mĩa làm thức ăn cho đại gia súc………………………………………………………………………4 1.1 Tình hình chăn nuôi và tiêu thụ thịt bò trên thế giớ………..…………….6 1.2 Quy trình công nghệ chế biến bã mía làm thức ăn cho đại gia súc…..…..6 1.3 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng máy sấy bã mía trong sản xuất thức ăn cho đại gia súc trên thế giới……………………………………………………6 CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU………….14 2.1 Đối tượng nghiên cứu…………………………………………………..14 2.2 Phương pháp nghiên cứu………………………………………………..15 CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THẾT BỊ SẤY PHÂN LY………………………….16 3.1 Tính toán nhiệt cho quá trình sấy………………………………………16 3.2 Tính toán nhiệt đố dầu………………………………………………….23 3.3 Tính toán và chọn quạt sấy………………..……………………………24 CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM TRÊN MÁY SẤY..26 4.1 Vật liệu và dụng cụ thí nghiệm………………………………………….26 4.2 Kết quả khảo nghiệm ……………………………………………………30 4.3 Quan hệ của vòng quay đến năng suất và chi phí nhiên liệu riêng …..…34 4.4 Quan hệ của lưu lượng tác nhân sấy đến năng suất và chi phí nhiên liệu riêng ……………...……………………………………………………………35 4.5 Quan hệ của nhiệt độ tác nhân sấy đến năng suất và chi phí nhiên liệu riêng …………………………………………………………………………36 CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ …………………………………….37 5.1 Kết luận………………………………………………………………...37 5.2 Kiến nghị……………………………………………………………….37 MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết của đề tài Cùng với sự phát triển mạnh của các ngành chăn nuôi gia súc gia cầm, ngành nuôi trồng thủy sản thì ngành chăn nuôi đại gia súc để lấy sản phẩm là thịt và sữa cũng phất triển rất mạnh ở nước ta và nhiều nước trên thế giới . Theo tổng cục thống kê Việt Nam trong giai đoạn 1995- 2005 thì diện tích canh tác cây mía và cây ngô là hai loại cây thân cỏ có thể làm nguyên liệu chế biến thức ăn cho Bò liên tục tăng. Cụ thể cả nước năm 1995 có diện tích trồng mía là 224,8 nghìn ha, diện tích trồng Ngô là 556,8 nghìn ha thì cho tới năm 2005 diện tích trồng mía là 285,1 nghìn ha - tăng 26,87 %, diện tích trồng ngô là 1031,6 nghìn ha tăng 85,27%. Chính từ việc tăng trưởng rất mạnh về diện tích đó nên nguồn cung ứng nguyên liệu để sản xuất thức ăn cho bò theo phương pháp công nghiệp là rất lớn đem lại giá trị kinh tế cao. Song song với việc tăng trưởng mạnh về diện tích cây mía và cây ngô thì sản lượng đàn bò của nước ta cũng liên tục tăng cao đặc biệt là ngành chăn nuôi bò lấy sữa. Theo thống kê cả nước ta năm 1995 có 3638.9 nghìn con bò nhưng cho tới năm 2005 thì cả nước đã có tới 6510.8 nghìn con tăng 78,90% đó là một tỷ lệ tăng trưởng rất lớn, cộng với sản lượng đàn Trâu của nước ta là 2922,2 nghìn con. Với sự tăng trưởng nhanh về mặt số lượng đại gia súc đòi hỏi phải có một lượng lớn thức ăn cho chúng. Trong khi đó chúng ta vẫn duy trì phương pháp chăn thả truyền thống thì sẽ không đáp ứng được lượng thức ăn có chất lượng cho chúng, đồng thời sẽ là nguyên nhân làm giảm đi lượng sũa và chất lượng sữa. Trong những năm gần đây nhu cầu của các công ty nhập khẩu thức ăn cho bò với chất lượng cao từ các nước như Nhật Bản, Hàn Quốc là rất lớn. Các nhà đầu tư nước ngoài đã chuyển từ việc nhập thức ăn cho đại gia súc từ Mỹ là nước có ngành công nghiệp chế biến thức ăn hiện đại sang đầu tư và khai thác tại thị trường Việt Nam do chúng ta có lợi thế về nguồn nguyên liệu và giá nhân công rẻ, cộng vào đó là giảm được chi phí vận chuyển hàng sau khi qua chế biến vì có khoảng cách địa lý ngắn. Hiện nay, phương pháp chăn thả truyền thống của ta cũng đang dần được thay bằng phương pháp chăn nuôi có tập trung, ngày càng hình thành nên nhiều mô hình trang trại chăn nuôi Bò lấy thịt và lấy sữa. Điều này đặt ra vẫn đề cần giải quyết đó là nguồn thức ăn có chất lượng cao để cung cấp cho chúng . Chính vì vậy, khối lượng thức ăn công nghiệp với yêu cầu chất lượng cao được sử dụng ngày càng nhiều. Những mô hình sản xuất trong nước với công nghệ và thiết bị lạc hậu, phương pháp chế biến chủ yếu là thu lượm cỏ tươi, các phế phẩm nông sản có sẵn đem về băm nhỏ cho ăn trực tiếp hay trộn thêm cùng với cám ngô, cám gạo để bổ xung thêm tinh bột. Phương pháp này chỉ có tính thời vụ không có khả năng cung ứng được nguồn thức ăn lâu dài và ổn định về chất lượng Hiện nay, một số hãng cung cấp thiết bị lớn của Đức, Đài loan , Liên bang Nga đã cho ra đời những thiết bị chế biến hiện đại, trong đó phải kể tới là thiết bị sấy phân ly sử dụng công nghệ sấy ở nhiệt độ cao từ 600oC tới 900oC, thời gian sấy rất ngắn chỉ vài chục giây. Các thiết bị tiên tiến của nước ngoài với công nghệ, nguyên lý kết cấu, các tính năng sử dụng, chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật được nghiên cứu rất hoàn thiện do đó sản phẩm mang tính thương mại cao. Tuy vậy, ở Việt Nam chưa có thiết bị sấy nào phù hợp trong lĩnh vực sấy bã mía làm thức ăn cho đại gia súc do đó việc đầu tư nghiên cứu thiết kế chế tạo máy sấy phân ly nhằm phục vụ cho ngành chế biến thức ăn cho bò xuất khẩu là nhiệm vụ cấp thiết, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn, góp phần vào chủ trương Công nghiệp hoá hiện đại hoá Nông nghiệp, giảm nhập khẩu và tăng cường khả năng sản xuất của công nghiệp sản xuất thức ăn cho bò xuất khẩu. Trong công nghệ sản xuất thức ăn cho bò có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng và giá thành sản phẩm như: kỹ thuật ủ men, chế độ sấy, phương pháp sấy. Đối với thức ăn cho bò chế biến theo phương pháp công nghiệp, nguyên liệu được ủ men bằng Urê, rỉ mật sau 1-3 tháng có độ ẩm 68-70% được đưa vào sấy để giảm độ ẩm xuống 13%, sau đó đóng bánh bảo quản. Chính vì việc giảm ẩm từ rất cao xuống 13% trong khi đó đòi hỏi thời gian sấy rất ngắn để không bị mất dinh dưỡng của thức ăn. Điều này đặt ra nhiệm vụ rất cấp thiết cho đề tài cần phải nghiên cứu để đưa ra phương án giải quyết. Đề tài được ứng dụng tại công ty Cổ phần Thương mại Thủy Nguyên; Xuất phát từ tình hình thực tế sản xuất, được sự đồng ý của Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiệp Tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy sấy bã mía làm thức ăn cho gia súc năng suất 2t/h” 2. Đối tượng, mục tiêu, ý nghĩa khoa học và thực tiến của đề tài - Đối tượng nghiên cứu của đề tài: là máy sấy bã mía trong hệ thống thiết bị sấy bã mía làm thức ăn cho đại gia súc. - Mục tiêu: + Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của máy sấy bã mía làm cơ sở cho việc tính toán thiết kế máy sấy ba vòng tuần hoàn năng suất 2000kg/h. + Ứng dụng cho các nhà máy chế biến thức ăn cho bò làm từ bã mía. 3. Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu quá trình phát triển của công nghệ và thiết bị sấy bã mía làm thức ăn cho đại gia súc. - Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của quá trình sấy. - Nghiên cứu thực nghiệm một số thông số ảnh hưởng tới quá trình sấy bã mía của máy sấy phân ly làm thức ăn cho gia súc. - Khảo nghiệm máy trong điều kiện sản xuất. CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1. Tầm quan trong của việc nghiên cứu công nghệ sấy bã mía làm thức ăn cho đại gia súc 1.1 Tình hình chăn nuôi và tiêu thụ thịt bò trên thế giới Chăn nuôi đại gia súc theo phương pháp chăn thả truyền thống dựa vào các đồng cỏ tự nhiên đã có ở rất nhiều các quốc gia trên thế giới, ngày nay, phương pháp chăn nuôi công nghiệp phát triển rất mạnh đóng vai trò lớn trong việc cung cấp các sản phẩm cho ngành công nghiệp chế biến thực phẩm từ thịt. Các sản phẩm từ thịt bò, cừu đã có mặt trong đời sống hàng ngày của con ng−êi vµ ®Æc biÖt lµ ở c¸c n−íc Ch©u ¢u. Trong giai đoạn từ hơn chôc n¨m trở lại đây, ngành ch¨n nu«i gia sóc sö dông b· mÝa lµm thøc ¨n đã phát triển theo hướng công nghiệp bằng việc ch¨n nu«i tËp trung, chủ động tạo nguồn cung ứng nguyên liệu chế biến thực phẩm cung cấp cho các ngành công nghiệp chế biến. Sản lượng thịt bò thế giới năm 2007 tăng khoảng 3% so với cùng kỳ năm trước, khoảng 67,5 triệu tấn nhờ giá hấp dẫn, chủ yếu do tăng sản lượng của các nước Bắc Mỹ, Nam Mỹ và Trung Quốc. Tại Nam Mỹ, khả năng giá tăng lên trong bối cảnh các hạn chế thương mại liên quan đến bệnh lở mồm long móng được dỡ bỏ cùng với việc Áchentina nới lỏng lệnh cấm xuất khẩu (được áp đặt năm 2006 nhằm hạn chế tình hình lạm phát trong nước) đã hỗ trợ cho sản lượng thịt bò tăng khoảng 3,5%. Theo báo cáo của Bộ Nông nghiệp Mỹ năm 2007, khối lượng thịt bò xuất khẩu toàn cầu sẽ tăng 1%, lên mức 7,7 triệu tấn, còn khối lượng thịt bò nhập khẩu là 7,2 triệu tấn. Sản lượng thịt bò toàn cầu đạt 67,5 triệu tấn, dựa trên sự tăng lên về sản lượng đầu ra của các nước như Mỹ, Brazil, Trung Quốc, Ấn Độ và Mexico. Sự tăng lên này sẽ nhiều hơn sự sụt giảm về sản lượng của các nước thuộc liên minh Châu Âu, Argentina, Úc, liên bang Nga và Canada. Đối với Mỹ - quốc gia sản xuất thịt bò lớn nhất trên thế giới, sản lượng đầu ra sẽ tăng khoảng 1% lên mức 13,2 triệu tấn; Trung Quốc sẽ tăng khoảng 4% lên mức 7,7 triệu tấn và Ấn Độ tăng khoảng 6% lên mức 8,1 triệu tấn. Sản lượng thịt bò của liên minh Châu Âu giảm khoảng 1% xuống còn 8,1 triệu tấn, còn với Australia sản lượng giảm 6% xuống còn 2,08 triệu tấn. Sản lượng thịt bò tại liên bang Nga sẽ giảm 2%, xuống còn 1,34 triệu tấn, giảm 16% so với năm 2004. Trong thương mại quốc tế, khối lượng thịt bò xuất khẩu sẽ tăng 1% vào năm 2008 nhờ sự tăng lên về xuất khẩu của các nước Ấn Độ, Mỹ và Uruguay. Brazil- nước xuất khẩu thịt bò lớn nhất trên thế giới sẽ vẫn giữ nguyên mức xuất khẩu là 2,2 triệu tấn. Mỹ tiếp tục là nước nhập khẩu thịt bò lớn nhất trên thế giới nhưng nhu cầu nhập khẩu thịt bò sẽ giảm 4% xuống còn 1,3 triệu tấn do sản xuất trong nước tăng. Nhu cầu nhập khẩu thịt bò tại Nga sẽ tăng 10% lên mức 1,1 triệu tấn. Ta có thể thấy trong thời gian qua, một số đối tượng nuôi chính lấy thịt được sản xuất ở quy mô công nghiệp, công nghệ nuôi không ngừng cải tiến để nâng cao năng suất. Đồng thời, thế giới đang hướng tới phát triển chăn nuôi công nghiệp theo hướng an toàn vệ sinh. Theo nghiên cứu của các cơ quan liên quan đến nghề chăn nuôi, nhu cầu tiêu thụ thịt bò trên thế giới vẫn tiếp tục gia tăng vì hai lí do chính là dân số trên thế giới vẫn tiếp tục tăng và thói quen tiêu dùng thịt bò đang tăng ở một số nước đang phát triển như Trung Quốc, Ấn Độ. Theo thống kê của FAO, hàng năm có khoảng 60,5 triệu tấn thịt bò chăn nuôi công nghiệp dùng làm thực phẩm cho người. Sản lượng chăn nuôi công nghiệp tiếp tục tăng do nhu cầu của con người ngày càng lớn và tính chất quy mô công nghiệp ngày càng đòi hỏi phải lớn mới đáp ứng được nhu cầu cao và thời gian giao nhận hàng theo yêu cầu. Theo thống kê của FAO, trong thời gian qua, số lượng và giá trị chăn nuôi thịt bò tăng liên tục, điều đó chứng tỏ các loại thực phẩm từ thịt bò vẫn đóng vai trò quan trọng trong nhu cầu thực phẩm của con người. Qua các số liệu thống kê của FAO, giá trị thương mại của các sản phẩm thịt bò nuôi công nghiệp ngày càng tăng, năm 2003 là 52,7 tỷ USD, nhưng tới năm 2008 đã đạt con số khoảng 60 tỷ USD, tăng 13,3%, điều này chứng tỏ chăn nuôi bò đã trở thành một lĩnh vực quan trọng trong nguồn cung cấp thực phẩm cho loài người. 1.2 Quy trình công nghệ chế biến bã mía làm thức ăn cho đại gia súc Trong công nghiệp chế biến thức ăn cho đại gia súc, có rất nhiều phương pháp và nhiều loại nguyên liệu có thể chế biến thức ăn cho đại gia súc. Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài, tôi xin trình bày phương pháp chế biến bã mía làm thức ăn cho bò theo quy trình công nghệ như sau: Thân mía tươi (là nguyên liệu của nhà máy đường) được băm nhỏ ép lấy đường, sau đó phần bã mía (là chất thải của nhà máy đường) có độ ẩm ban đầu là 50-55% được đưa về ủ men bằng đạm URÊ và rỉ mật. Sau từ 1 đến 3 tháng đạt chất lượng được đem vào đánh tơi và sấy làm thức ăn cho bò. Thân mía tươi Băm nhỏ Ép lấy đường Đánh tơi Ủ men bằng URÊ và rỉ mật Bã mía Sấy khô Làm mát Đóng gói H×nh 1.1 S¬ ®å c«ng nghÖ chÕ biÕn b· mÝa lµm thuÐc ¨n cho ®¹i gia sóc 1.3.Tình hình nghiên cứu và ứng dụng máy sấy trong sản suất thức ăn chăn nuôi cho đại gia súc trên thế giới. Trong công nghệ sản xuất thức ăn cho đại gia súc theo phương pháp công nghiệp, công đoạn làm khô thức ăn và bảo quản có vai trò quan trọng và ảnh hưởng rất nhiều tới chất lượng thức ăn cũng như các điều kiện sử dụng. Chế độ làm khô và giải pháp kỹ thuật thực hiện các chế độ làm khô thức ăn cho bò quyết định tới hiệu quả kinh tế. Vì vậy nó có ảnh hưởng trực tiếp tới giá trị thương phẩm của sản phẩm trên thị trường. Có rất nhiều giải pháp kỹ thuật được ứng dụng trong công nghệ chế biến thức ăn cho đại gia súc, song nhìn chung ở nước ta mới chỉ dừng lại ở các phương pháp thủ công. Ở các nước có nền sản xuất thức ăn cho đại gia súc phát triển và có uy tín trên thị trường trong khu vực và thế giới, chế độ làm khô bằng phương pháp sấy được lựa chọn rất đa dạng (tuỳ thuộc vào tình hình khí hậu, thời tiết, nhiên liệu sử dụng, vv...). Các giải pháp kỹ thuật thực hiện chế độ sấy được nhiều hãng có tên tuổi trên thế giới lựa chọn ứng dụng, trong đó phải kể tới máy sấy trống quay một vòng của Tesla (Đức), thiết bị sấy phân ly kiểu cấp nhiệt bằng hơi nước hay đốt dầu trực tiếp. Sau đây tôi xin trình bày một vài kiểu loại máy sấy dùng trong công nghệ chế biến thức ăn cho đại gia súc làm từ bã mía. 1.3.1 Máy sấy liên tục kiểu trống quay một vòng Loại máy trống quay một vòng có các kiểu cách gạt, kiểu rô to, kiểu có ống tác nhân. Máy sấy thùng quay một vòng được ứng dụng trong nhiều ngành chế biến nông sản như sấy chè, cà phê, sấy thóc, ngô và trong các lĩnh vực công nghiệp nặng như: quặng, si măng. Vật liệu đi cùng chiều với tác nhân sấy trong trống sấy. Sau khi thực hiện chu trình đi từ đầu vào tới đầu ra sản phẩm đạt độ ẩm bảo quản. Tác nhân sấy sử dụng là nguồn nhiệt đốt trực tiếp từ buồng đốt. Khí đốt hào trộn cùng không khí đi thẳng vào trong trống sấy. Đối với loại máy sấy kiểu trống quay một vòng này thì thời gian sấy khá dài. • Ưu điểm của loại thiết bị sấy thùng quay: Cấu tạo tương đối đơn giản, độ ẩm của sản phẩm sau khi sấy khá đồng đều. Loại này dùng phổ biến cho sấy sản phẩm dạng viên, m¶nh, côc t¬i rêi. • Nhược điểm Nhược điểm lớn nhất của thiết bị sấy thùng quay một vòng là kích thước cồng kềnh, tiêu tốn năng lượng, hiệu suất trao đổi nhiệt ẩm thấp. 4 2 1 3 5 6 Hinh 1.5. Nguyên lý cấu tạo của máy sấy trống quay một vòng 1. Buồng đốt, 2. Cửa cấp liệu, 3. Máy trống quay một vòng , 4. Quạt hút, 5. Cyclon thu sản phẩm, 6. Van thu sản phẩm Hình 1.6 Ảnh hệ thống sấy trống quay một vòng dùng trong sấy bã mía của hãng Tesla(Đức) 1.3.2 Máy sấy liên tục phân ly kiểu trao đổi nhiệt hơi nước Máy sấy trống quay phân ly kiểu trao đổi nhiệt hơi nước của hãng Promill sử dụng bộ trao đổi nhiệt hơi nước để làm nóng không khí ( áp suất hơi nước là 0.4Mpa). Sau khi sấy khí thải thoát ra một phần được sử dụng quay trở lại hòa trộn với khí không khí vào làm tác nhân sấy nên tiết kiệm năng lượng. Năng suất của máy sấy có thể sấy tới 20tấn nguyên liệu/h, năng lượng tiêu hao 200 Kw.h/T H×nh 1.7 Sơ đồ nguyên lý máy sấy trèng quay ba vßng dïng bé trao ®æi nhiÖt h¬i n−íc 1. cöa cÊp liÖu, 2. BÝch l¾p ghÐp, 3. Cöa cÊp t¸c nh©n sÊy, 4. Giµn trao ®æi nhiÖt, 5. §−êng x¶ h¬i n−íc, 6. Buång thu t¸c nh©n, 7. M¸y sÊy ba vßng, 8. Cöa thu s¶n phÈm, 9 Cyclon thu s¶n phÈm 10. KhÝ håi l−u l¹i m¸y sÊy, 11. Vá bao kÝn. 1.3.3 Máy sấy liên tục phân ly cấp nhiệt trực tiếp bằng đầu đốt dầu Vật liệu vào máy sấy có độ dài khoảng 10-50mm. Chuyền động của trống thông qua vỏ ngoài có gắn bánh răng. Nguyên liệu đi vào trống sấy tiếp súc với dòng khí có tốc độ cao và nhiệt độ cao (Nhiệt độ cao đạt tới 600-900 o C). Nhiệt độ không khí tiếp súc qua các hành trình tại ống tâm là 400-600 oC ống thứ 2 là 150-200 oC và tới ống ngoài có nhiệt độ 135-150 và nhiệt độ của khí thải ra là 900-110 oC thời gian vật liệu lưu trong toàn bộ hệ thống sấy là 30- 90 giây, Tổn thất dinh dưỡng tương đối thấp Thiết bị này cũng có thể lợi dụng khí thải khoảng 40% thay thế cho không khí lạnh do dó có thể giảm tỉêu hao nhiên liệu đốt từ 7 tới 14% giảm được suất tiêu hao của năng lượng ( đạt tới 680.6 Kcal/ kgH2O) năng suất sấy cực đại có thể đạt 60 tấn nguyên liệu/ h 4 2 3 1 5 6 Hình 1.8 Sơ đồ nguyên lý máy sấy trèng quay ba vßng dïng ®èt dÇu trùc tiÕp 1. Buồng đốt, 2. Cửa cấp liệu, 3. Máy sấy ba vòng tuần hoàn, 4. Quạt hút, 5. Cyclon thu sản phẩm, 6. Van thu sản phẩm H×nh 1.9 ¶nh m¸y sÊy ph©n ly cña §µi Loan Hình 1.10 Sơ đồ nguyên lý cÊu t¹o m¸y sấy ph©n ly dïng ®èt dÇu trùc tiÕp cã dïng khÝ th¶i håi l−u 1. Buång ®èt, 2. Cöa cÊp liÖu, 3. M¸y sÊy trèng quay ba vßng, 4.Buång n¾ng s¶n phÈm, 5. VÝt t¶i , 6. Bé truyÒn ®éng, 7. KhÝ t¶i , 8. §−êng håi l−i khÝ th¶i. Kết cấu của máy sấy ph©n ly gåm ba trèng cã ®−êng kÝnh kh¸c nhau lång vµo nhau. Trong mỗi ống có các cánh đảo liệu gắn theo suốt chiều dài ống. Toàn bộ máy sấy được đặt trên hệ thống con lăn. Các đường ống ra và vào của máy sấy được nối bằng khớp mềm đảm bảo kín khí mà vẫn có truyển động quay của trống trong khi đầu ra và đầu vào đứng yên. Nguyên lý làm việc: Vật sấy là bã mía ẩm được ủ men đi vào từ cửa (2) thông qua máy đánh tơi và van cấp liệu và được tiếp xúc trực tiếp với dòng tác nhân sấy có nhiệt độ đạt 900 oC sau đó đi ra trống hai và trống thứ ba rồi qua hệ thống Cyclon nóng còn khí thải có nhiệt độ 90-110 oC mang theo hơi ẩm thải ra môi trường. Sản phẩm sau sấy có nhiệt độ 80 oC phải được làm mát bằng hệ thống kiểu khí động để nhiệt độ của sản phẩm tương đương nhiệt môi trường. Sau khi làm nguội độ ẩm của sản phẩm cần đạt 13%. Để thuận tiện cho bảo quản và cung cấp, phân phối trên thị trường sản phẩm cần phải được đóng thành kiện lớn có kích thước 260x260x700mm. Loại mày sấy phân ly được rất nhiều hãng tên tuổi trên thế giới sử dụng trong công nghệ sấy cỏ tươi và những loại sản phẩm có độ ẩm nguyên liệu ban đầu cao và có các thành phần dinh dưỡng dễ bị biến đổi khi sấy. Loại máy sấy này có hiệu suất trao đổi nhiệt tốt do tạo được thế năng sấy lớn. Nhìn chung các máy sấy của nước ngoài tuy có khác nhau về kiểu loại song đều là những sản phẩm được sản suất và thương mại hoá với tính công nghệ cao, phù hợp với yêu cầu của công nghệ sấy, song giá bán rất cao. Kèm theo đó là các điều kiện hậu mãi (bảo hành, cung cấp phụ tùng vv...) không đơn giản và thuận tiện cho việc sử dụng trong nước ta. Trên cơ sở những kết quả nghiên cứu, tập hợp tài liệu kết hợp với kết quả thực hiện hợp đồng cung cấp thiết bị cho khách hàng có thể rút ra một số nhận định sau: - Sự phát triển về chiều rộng và chiều sâu của ngành chăn nuôi bò trong nước và trên thế giới đặt ra một yêu cầu rất lớn đối với ngành sản xuất và cung cấp thức ăn với chất lượng cao. Những mô hình, thiết bị sản xuất thức ăn cho bò và cho đại gia súc với công nghệ và thiết bị lạc hậu, quy mô sản xuất nhỏ lẻ không còn thích hợp. - Nhằm thăm dò khả năng ứng dụng công nghệ và giải pháp kỹ thuật cao để làm khô thức ăn cho bò, chúng tôi đã tiến hành một số thực nghiệm trên các thiết bị sấy khác nhau như sấy và làm mát liên hoàn kiểu khí động, sấy tĩnh kiểu sàn ngang, sấy trống quay một vòng vv... Những kết quả thu được phần nào làm rõ hơn về đối tượng (bã mía sấy khô làm thức ăn cho bò) và có một số định hướng kỹ thuật cho việc lựa chọn chế độ và thiết bị sấy bã mía làm thức ăn cho bò. Bảng 1.1 Kết quả thí nghiệm thăm dò trên máy các thiết bị sấy khác nhau Năng suất Tiêu hao năng Nhiệt độ Thời gian TT Thiết bị sấy lượng sấy sấy o 1 Thiết bị sấy 113kg/h 1.324Kcal/kgH2O 195( C) 6 phút trống qau 1 vòng (Φ450mm) 1.296 Kcal/kgH2O 120(oC) 13 2 Thiết bị sấy sàn 22kg/mẻ (1m2 ) Phút/ mẻ 3 Thiết bị sấy khí động đ ư ờng ống sấy Φ219mm -Kết quả thăm dò tại Viện Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiệp năm 2007 - Để đáp ứng yêu cầu ngày càng lớn của ngành chế biến thức ăn cho bò đang phát triển trong nước nói chung và góp phần vào việc hoàn thiện công nghệ và thiết bị của dây chuyền đồng bộ, việc triển khai nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm một mẫu máy sấy bã mía làm thức ăn cho bò có tính năng kỹ thuật, sử dụng phù hợp với quy mô sản xuất phổ biến với chất lượng sản phẩm của thị trường đòi hỏi là một trong những yêu cầu không chỉ mang tính thời sự cấp bách mà chắc chắn sẽ góp phần không nhỏ cho việc phát triển ngành sản xuất thức ăn cho bò nước ta hiện nay và trong tương lai. CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu Để phù hợp với quy mô sản xuất và vốn đầu tư của các cơ sở sản xuất thức ăn cho bò ở Việt Nam tôi chọn máy sấy kiểu phân ly để nghiên cứu. Bước đầu tính toán thiết kế và chế tạo 01 máy sấy phân ly năng suất 2t/h, vµ c¸c thiÕt bÞ phô trî. 4 1 2 3 5 6 7 Hình 2.1 Sơ đồ cấu tạo hệ thống máy sấy bã mía làm thức ăn cho đại gia súc kiểu ph©n ly 1, Buång ®èt . 2, Cöa cÊp liÖu. 3,Trèng sÊy ba vßng. 4 Cyclon thu s¶n phÈm. 5 Qu¹t hót. 6, Van thu s¶n phÈm. 7, Van x¶ s¶n phÈm kh«ng ®¹t Thức ăn cho bò là bã mía của nhà máy đường sau khi đưa về ủ men từ 1 đến 3 tháng có độ ẩm ban đầu là 68% được đưa vào máy sấy thùng quay ba vòng tuần hoàn để giảm độ ẩm của nguyên liệu xuống còn 13%. Nhiệt độ tác nhân sấy đưa vào rất cao từ 600- 700 oC trong khi đó yêu cầu sản phẩm sau khi sấy phải giữ được mùi đặc trưng của bã mía ủ men. 2.2 Phương pháp nghiên cứu. 2.2.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết. Tính toán các thông số chính của quá trình sấy từ đó làm cơ sở cho việc thiết kế mẫu máy sấy dùng cho sấy bã mía làm thức ăn cho đại gia súc. 2.2.2 Nghiên cứu thực nghiệm. 2.2.2.1 Thực nghiệm đơn yếu tố Bằng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm xác định ảnh hưởng của các thông số đầu vào đến năng suất và chi phí năng lượng riêng, qua đó xác định được các giá trị hiệu quả của các thông số để làm cơ sở thiết kế, tính toán và lựa chọn kết cấu máy và chế độ làm việc của thiết bị. Phương pháp nghiên cứu đơn yếu tố nhằm nghiên cứu ảnh hưởng của từng yếu tố vào tới các thông số ra, qua đó tìm được mức biến thiên, khoảng biến thiên và khoảng nghiên cứu thích hợp của từng yếu tố, làm cơ sở cho phương pháp nghiên cứu thực nghiệm đa yếu tố. Nguyên tắc của phương pháp này là cố định các yếu tố khác, chỉ thay đổi một yếu tố xác định, theo dõi ảnh hưởng của yếu tố đó với thông số ra đó là năng suất và chi phí năng lượng riêng. Có rất nhiều yếu tố làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm sấy như nhiệt độ tác nhân sấy, bề dầy lớp vật liệu sấy, áp suất trong buồng sấy, lưu lượng tác nhân sấy, độ ẩm vật liệu sấy… Khi nghiên cứu không thể lấy tất cả các yếu tố kể trên mà chỉ lựa chọn các yếu tố chính. Để lựa chọn các yếu tố chính, bằng phương pháp thu thập thông tin từ các tài liệu có liên quan, đặc biệt là việc tìm hiểu các mẫu máy trên thực tế sản xuất và kinh nghiệm của các chuyên gia trong ngành. CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ SẤY PHÂN LY 3.1 Tính toán nhiệt cho quá trình sấy và chọn kích thước máy sấy. Bài toán được đặt ra cho đề tài là chế tạo một thiết bị sấy, đảm bảo có năng suất 2000 kg/h. - Độ ẩm ban đầu của nguyên liệu w1 = 68% - Độ ẩm trung bình của sản phẩm w2 = 13 ±0.5 - Thông số ngoài trời t0 = 200C; ϕ0 = 85%. 3.1.1. Lượng nước cần bay hơi: Ta tính cho năng suất 2000kg SP/h W = G2 ¦ W1 - ¦ W2 68 − 13 = 2000 = 3473,5kg / h ¦ 100- ¦ W1 100 − 68 (3-1) Khi đó khối lượng nguyên liệu cấp vào hệ thống sấy G1 = 2000 + 3473,5 = 5473,5kg/h. 3.1.2. Chọn nhiệt độ tác nhân sấy. Đối với công nghệ thiÕt bÞ sÊy kiÓu trèng quay ba vßng tuÇn sÊy b· mÝa lµm thøc ¨n cho bß hoÆc sÊy cá t−¬i do yêu cầu công nghệ để tránh việc mất mát một số loại Vitamin trong thức ăn nhạy cảm với nhiệt. Theo kinh nghiệm à tvhực tế ta chọn tác nhân sấy 600 oC. Nhiệt độ khi thải ra khoảng 1100C và độ ẩm khí thải ϕ2 (60± 5)%. Để đảm bảo việc sẩy an toàn sản phẩm sấy không bị cháy và biến đổi về dinh dưỡng thì thời gian nguyên liệu tiếp súc trong vùng nhiệt độ 600 oC là rất ngắn. 3.1.3. Tính toán quá trình sấy lý thuyết. - Thông số ngoài trời ϕ0 = 85%; t0 = 200C Khi đó: do = 0,01342kg/kgKK I0 = 0,0269KJ/kgK - Entanpi của không khí khi vào HTS. I1 và độ ẩm tương đối ϕ1. Có thể xác định I theo biểu đồ I-d song cũng có thẻ tính theo công thức.