Tóm tắt luận án nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến chất lượng sản phẩm và tiêu thụ năng lượng của máy trộn thức ăn chăn nuôi kiểu nằm ngang

Tại Việt Nam, máy trộn thức ăn chăn nuôi trong các dây chuyền sản xuất được nhập khẩu từ nước ngoài hoặc chế tạo theo kinh nghiệm với rất nhiều kiểu dáng, công suất khác nhau; Cho đến na

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Thức ăn chăn nuôi chiếm phần lớn chi phí chăn nuôi (60 – 80%) Năm 2006, tỷ lệ

sử dụng thức ăn công nghiệp trong ngành chăn nuôi của Việt Nam là 41,6%, thấp hơn mức trung bình của thế giới là 48,2% và đặc biệt thấp hơn các nước có ngành chăn nuôi phát triển như Thụy Điển, Na Uy, Mỹ, Nhật Bản, Hàn Quốc với tỷ lệ sử dụng thức ăn công nghiệp trên 80% (Bộ NN & PTNT, 2007)

Các doanh nghiệp chế biến thức ăn chăn nuôi vừa và nhỏ chiếm hơn 90% doanh nghiệp sản xuất thức ăn hiện nay, được đánh giá là yếu hơn các doanh nghiệp quy mô lớn về quản lý chất lượng và công nghệ (Dự án 030/06VIE, 2010) Vì thế, để đạt được

kỳ vọng đó, một trong những nhân tố quan trọng là phát triển công nghiệp chế biến thức ăn chăn nuôi, đặc biệt là quy mô vừa và nhỏ (2 – 5Tấn/h) với trang thiết bị đồng

bộ nhằm nâng cao chất lượng, giảm giá thành sản phẩm, trong đó có khâu cuối cùng- khâu trộn thức ăn là quan trọng

Trên thế giới hiện có rất nhiều các loại máy trộn thức ăn chăn nuôi được nghiên cứu và chế tạo, phần lớn các tác giả tập trung nghiên cứu máy trộn cánh gạt, nằm ngang, làm việc gián đoạn hoặc liên tục, nhất là kiểu hai trục cánh trộn; nhưng việc nghiên cứu vẫn chưa toàn diện, chủ yếu mang tính chất thực nghiệm Việc xác định các thông số của quá trình trộn và quy luật trộn gặp khó khăn do nhiều yếu tố biến đổi ảnh hưởng đến động lực học của máy trộn như: thông số chế tạo, cơ lý tính của các thành phần thức ăn, nguyên lý trộn và các chỉ số công nghệ khác

Tại Việt Nam, máy trộn thức ăn chăn nuôi trong các dây chuyền sản xuất được nhập khẩu từ nước ngoài hoặc chế tạo theo kinh nghiệm với rất nhiều kiểu dáng, công suất khác nhau; Cho đến nay việc nghiên cứu lý thuyết tính toán cũng như thực nghiệm cho máy trộn thức ăn chăn nuôi trục ngang kiểu cánh gạt (loại máy trộn đang được sử dụng phổ biến trong các cơ sở chế biến thức ăn chăn nuôi quy mô vừa và nhỏ) vẫn chưa được các nhà khoa học trong nước quan tâm nghiên

cứu, thiết kế Đặc biệt là chỉ tiêu về độ đồng đều của sản phẩm sau trộn, tiết kiệm chi phí năng lượng Các nghiên cứu cho thấy nếu độ động đều của sản phẩm thức

ăn chăn nuôi sau trộn nhỏ hơn 90 % thì độ tăng trọng của vật nuôi sẽ giảm từ 5 –

10 % [27],[28]; tuy nhiên nếu tăng độ đồng đều của sản phẩm sau trộn mà không

quan tâm đến chi phí năng lượng thì giá thành sản phẩm sẽ cao Trong khi đó giá

thức ăn chăn nuôi công nghiệp ở Việt Nam hiện nay cao hơn khoảng 10-15% so với các nước khác trong khu vực như Thái Lan hay Trung Quốc (www.mard.gov.vn) Chi phí chăn nuôi cao là nguyên nhân quan trọng nhất dẫn tới khả năng cạnh tranh thấp của ngành chăn nuôi Việt Nam (IAE, 2005)

Vì những lý do trên, việc tiến hành nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến chất lượng sản phẩm và tiêu thụ năng lượng của máy trộn thức ăn chăn nuôi kiểu nằm ngang” đang là vấn đề cấp bách và có ý nghĩa

- Xác định dãy máy trộn thức ăn chăn nuôi với các công suất khác nhau trên

cơ sở máy trộn mô hình;

- Đánh giá thử nghiệm độ tin cậy của máy thực

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

- Một số thông số chính của máy trộn bột khô, kiểu nằm ngang: Góc nâng cánh trộn, đường kính cánh trộn, đường kính thùng trộn, bước vít, tốc độ của vít trộn, thời gian trộn, khối lượng một mẻ trộn, chi phí công suất ;

-Tính chất cơ bản của vật liệu trộn

3.2.Phạm vi nghiên cứu

- Nghiên cứu máy trộn thức ăn chăn nuôi trục ngang, kiểu cánh gạt, làm việc gián đoạn với công suất cỡ vừa (2  5 Tấn/h) tại Việt Nam

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Thiết kế máy trộn thức ăn chăn nuôi trục ngang dùng cho thực nghiệm, từ đó

đề xuất dãy máy trộn công suất 2 5 Tấn/h cho quy mô sản xuất vừa theo hướng tăng

độ đồng đều sau trộn và tiết kiệm năng lượng

5 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp điều tra, lấy ý kiến chuyên gia, tập hợp thông tin;

- Phương pháp mô hình, đồng dạng và phép phân tích thứ nguyên;

- Phương pháp quy hoạch thực nghiệm

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TR N TH C N CH N NU I 1.1 Thực trạng ngành chăn nuôi trên thế giới và ở Việt Nam

1.1.1 Tình hình chăn nuôi trên thế giới

1.1.2 Tình hình chăn nuôi ở Việt Nam

1.1.3 Tình hình chế biến thức ăn chăn nuôi trên thế giới và Việt Nam

1.1.3.1.Tình hình chế biến thức ăn chăn nuôi trên thế giới

Hiện nay thức ăn gia cầm chiếm tỷ trọng cao nhất: 38%, tiếp đó là thức ăn cho lợn: 32%; thức ăn cho bò sữa: 17%; cho bò thịt: 7%; còn thức ăn cho thuỷ sản và các

đối tượng vật nuôi khác chiếm 6% Có khoảng 3.500 nhà máy thức ăn chăn nuôi

công suất lớn trên thế giới đảm nhận sản xuất trên 80% sản lượng thức ăn chăn nuôi toàn cầu

Thức ăn công nghiệp tiết kiệm được 40 - 48% nguyên liệu so với thức ăn truyền thống Do đó các nước đầu tư khá lớn trong loại hình chế biến này

1.1.3.2 Chế biến thức ăn chăn nuôi ở Việt Nam

Trong 10 năm trở lại đây, ngành chăn nuôi phát triển nhanh dẫn đến thúc đẩy ngành sản xuất thức ăn chăn nuôi công nghiệp, nhiều doanh nghiệp trong và ngoài nước đầu tư sản xuất thức ăn chăn nuôi với nhiều loại thiết bị, công nghệ hiện đại công suất từ 30.000 – 200.000 tấn/năm Các dây chuyền có công suất từ 5.000 – 10.000 tấn/năm do nhập khẩu, hoặc trong nước chế tạo

Các doanh nghiệp lớn chiếm 65 % thị phần trong ngành sản xuất thức ăn chăn nuôi, nhưng có rất nhiều các doanh nghiệp qui mô vừa và nhỏ cũng đang hoạt động trong lĩnh vực này Sức ép đè nặng lên các doanh nghiệp vừa và nhỏ trong nước để duy trì được khả năng cạnh tranh

Nguyên nhân dẫn đến năng lực cạnh tranh thấp của các doanh nghiệp sản xuất

thức ăn chăn nuôi vừa và nhỏ trên thị trường là do thiết bị cũ công nghệ lạc hậu, chất lượng sản phẩm chưa cao

Để đẩy mạnh tốc độ phát triển ngành chăn nuôi Việt Nam, cần phát triển quy mô sản xuất của các doanh nghiệp sản xuất thức ăn chăn nuôi vừa nhỏ theo hướng đầu tư được thiết bị sản xuất hiện đại với vốn đầu tư nhỏ, tiết kiệm chi phí năng lượng, đồng thời đảm bảo được tỉ lệ dinh dưỡng thức ăn trong mỗi kg sản phẩm (độ đồng đều của sản phẩm); đây cũng là hướng nghiên cứu mà đề tài quan tâm đến

1.2 Công nghệ và thiết bị trộn của dây chuyền chế biến thức ăn chăn nuôi 1.2.1 Dây chuyền chế biến thức ăn chăn nuôi

1.2.2 Thiết bị trộn trong dây chuyền chế biến thức ăn chăn nuôi

1.2.2.1 Thiết bị trộn trên thế giới

Trong chế biến thức ăn chăn nuôi thì trộn hỗn hợp là khâu chế biến cuối cùng có vai trò rất quan trọng đối với chất lượng thức ăn chăn nuôi

Các nghiên cứu gần đây của ngành chăn nuôi cho thấy rằng: nếu độ trộn đều hỗn hợp nhỏ hơn 90% có thể làm giảm mức tăng trọng của gà và lợn từ 5 - 10% [27],[28]

Công nghệ trộn trong chế biến thức ăn chăn nuôi thường chia làm công nghệ trộn thức ăn chăn nuôi phối hợp, công nghệ trộn bổ sung thêm liều lượng đã trộn trước và công nghệ trộn thêm chất lỏng Hình thức trộn chia thành hai loại: trộn mẻ (gián đoạn) và trộn liên tục

Về nghiên cứu quá trình trộn thức ăn chăn nuôi, hầu hết các tác giả trên thế giới đều thống nhất đánh giá: hệ số biến thiên độ trộn đều  (CV) đảm bảo chất lượng trộn như sau:

- Thức ăn chăn nuôi hỗn hợp  10% (Hay độ trộn đều  90%);

- Thức ăn đậm đặc  5% (Hay độ trộn đều  95%)

Hãng Forberg, Nauy đã nghiên cứu thiết kế loại máy trộn ngang, cánh khuấy dạng tấm xẻng (hay còn gọi là tay trộn, lá trộn…) đảm bảo biến thiên độ trộn đều

<5% Kết quả thực nghiệm cho thấy loại máy trộn cánh gạt cho kết quả tốt hơn so với kiểu máy trộn có bộ phận khuấy đai xoắn;

Tác giả Mc.Ellhiney [17] đã nghiên cứu mối quan hệ giữa thời gian trộn t và hệ

số biến thiên độ trộn đều , cho thấy loại máy trộn kiểu cánh 2 trục đảm bảo độ trộn đều đạt chất lượng với thời gian từ 1-3 giây, loại máy này trộn được nhiều loại thức ăn, tháo lắp và làm sạch thuận tiện, có khả năng bố trí vào liên hợp máy chế biến liên tục; Máy trộn vít đứng phổ biến cho các loại thức ăn bột khô, mức tiêu thụ điện năng riêng nhỏ, diện tích bố trí máy gọn, giá thành chế tạo và giá thành sản phẩm tương đối thấp nhưng chất lượng trộn không cao; Máy trộn trống có cấu tạo phức tạp, năng suất thấp; Máy trộn giải xoắn phổ biến ở Mỹ, Pháp có chất lượng trộn tốt, trộn được nhiều loại thức ăn, nhưng cấu tạo phức tạp, tiêu thụ điện năng riêng cao

1.2.2.2 Thiết bị trộn tại Việt Nam

Tại Việt Nam, máy trộn được sử dụng trong các doanh nghiệp sản xuất thức ăn chăn nuôi vừa và nhỏ là máy trộn ngang, cánh gạt hoặc dải xoắn, cũng có một số cơ

sở sử dụng máy trộn trục đứng; các máy này được nhập khẩu từ Trung Quốc, Đài Loan (mới hoặc đã qua sử dụng) hoặc chế tạo trong nước nhưng theo mẫu máy có sẵn Mẫu máy trộn ngang được các công ty như Công ty TNHH Tân Thiên Phú, Công ty TNHH An Nam Máy trộn xuất xứ tại Trung Quốc đang được chào bán và sử dụng trong các cơ sở chế biến thức ăn, nhưng thông tin về đặc tính kỹ thuật về máy rất ít hoặc không có

Ở dây chuyền sản xuất thức ăn chăn nuôi dạng bột, ngoài một số thiết bị phụ trợ (gầu tải, vít tải, quạt hút ), thiết bị chủ yếu là máy nghiền và máy trộn đứng Đi tiên phong trong quy mô này là Viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ Sau thu hoạch

Từ năm 2000 đến nay trên 50 dây chuyền đã được chuyển cho sản xuất

Mặc dù đã thiết kế, chế tạo được tất cả các máy, thiết bị trong dây chuyền, trừ máy ép viên, tuy nhiên chủ yếu là nghiên cứu dựa trên một số mẫu của nước ngoài và theo kinh nghiệm, thiếu các nghiên cứu cơ bản nên chưa đáp ứng được nhu cầu đa dạng của sản xuất

Nhận xét

Tìm hiểu về tình hình ứng dụng các loại máy trộn thức ăn chăn nuôi ở Việt Nam hiện nay và xu hướng sử dụng máy trộn thức ăn chăn nuôi trên thế giới, cho thấy các loại máy trộn liên tục được sử dụng trong các dây chuyền công suất lớn (trên 10Tấn/h); Máy trộn vít đứng được sử dụng nhiều trong các cơ sở chế biến thức ăn chăn nuôi phân tán (dưới 1Tấn/h) do công suất nhỏ và độ trộn đều thấp Trong khi đó vấn đề đặt ra là nghiên cứu loại máy trộn phù hợp với quy mô sản suất thức ăn chăn nuôi vừa và nhỏ phổ biến tại Việt Nam hiện nay (công suất 2 5 Tấn/h) ; vì thế luận

án tập trung nghiên cứu loại máy trộn ngang, làm việc gián đoạn, cụ thể là ba loại: cánh gạt một trục, cánh gạt hai trục và giải xoắn; nhằm thu hẹp được phạm vi nghiên cứu và hướng phát triển tiếp theo

1.2.3 Các dạng máy trộn trục ngang, làm việc gián đoạn

1.2.3.1 Máy trộn ngang một trục giải xoắn vít

1.2.3.2 Máy trộn ngang một trục kiểu cánh gạt

1.2.3.3 Máy trộn ngang hai trục kiểu cánh gạt

1.3 ột số nghiên cứu về máy trộn ngang

Các nghiên cứu về: chế độ động học khi khuấy - trộn; công suất; thời gian trộn;

độ trộn đều; vị trí đặt cánh trộn và biên dạng cánh; chuyển động của hạt trên bề mặt cánh; tính chất vật lý chủ yếu của vật liệu được các nhà khoa học nghiên cứu tuy nhiên còn rời rạc thiếu tính hệ thống, chưa đảm bảo yêu cầu về chất lượng trộn và chi phí năng lượng trộn, cũng như phù hợp với đặc điểm kinh tế nông nghiệp Việt Nam,

do đó cần quan tâm trong quá trình trộn:

+ Công suất: Cần quan tâm đến cả hai chuyển động: chuyển động dọc trục và chuyển động hướng trục; Ngoài ra, việc tính công suất trên máy không chỉ dựa trên

thông số cấu tạo của máy, mà cần phải quan tâm đến thông số khác: hệ số điền đầy, tính chất vật lý của hạt, hệ số Râynon…;

+ Góc nghiêng: Các nhà khoa học chỉ quan tâm nhiều đến góc nghiêng giữa cánh trộn và trục trộn  mà chưa quan tâm đến góc nghiêng giữa bàn tay trộn và cánh tay trộn , nếu có các góc i hợp lý trên bước vít, sẽ chép lại được biên dạng của vít tải, nhờ đó chuyển động dọc trục của vật liệu nhanh hơn; tuy nhiên còn phải tính đến tốc độ phù hợp để chuyển động hướng kính được quan tâm đầy đủ;

+ Biên dạng cánh trộn: Lực cản tác động lên cánh phụ thuộc rất nhiều đến biên dạng cánh; trong các máy trộn hiện nay, đa phần sử dụng biên dạng cánh hình vuông hoặc hình chữ nhật; Tác giả nhận thấy rằng, nếu biên dạng cánh có dạng giống như cánh trong máy trộn dải xoắn (tiết diện hình vành khăn) thì việc chuyển tiếp vật liệu giữa các cánh kề nhau sẽ linh hoạt, việc thay đổi lực cản sẽ biến thiên chậm;

+ Lực ma sát: Cần quan tâm đến cặp đôi ma sát: vật liệu trộn và vật liệu chế tạo buồng trộn, cánh trộn; GS.TSKH Nguyễn Bin [2] cũng đã đề cập đến mối quan hệ giữa công suất, thời gian trộn và tốc độ trộn với vật liệu chế tạo thùng trộn, tuy nhiên cũng chỉ dừng ở khái niệm “thùng nhẵn” và “thùng không nhẵn”…;

Kết luận chương 1

1 Thức ăn chăn nuôi chiếm phần lớn chi phí chăn nuôi (60 – 80%) Nếu sử thức ăn chăn nuôi công nghiệp sẽ tiết kiệm được nguyên liệu trong khâu chế biến, vật nuôi tăng trọng nhanh so với sử dụng thức ăn chăn nuôi truyền thống Doanh nghiệp sản xuất thức ăn chăn nuôi quy mô vừa và nhỏ ở Việt Nam chiếm 90% nhưng hiệu quả sản xuất thấp, do dây chuyền chế biến thức ăn chăn nuôi lạc hậu, chất lượng thức ăn chăn nuôi thấp; Cần phải đầu tư thiết bị sản xuất cho các doanh nghiệp này, đặc biệt

là máy trộn theo hướng giảm vốn đầu tư ban đầu, tiết kiệm chi phí năng lượng trong sản xuất và tăng độ đồng đều của thức ăn chăn nuôi;

2 Các phân tích ở mục 1.2.2.1; 1.2.2.2 cho thấy, loại máy trộn được sử dụng nhiều trong các doanh nghiệp chế biến thức ăn chăn nuôi vừa và nhỏ hiện nay là máy trộn hai trục ngang, cánh gạt do cho độ trộn đều cao sau trộn, trộn được nhiều loại thức ăn, dễ chế tạo, dễ lắp đặt, tháo lắp và làm sạch thuận tiện, có khả năng bố trí vào liên hợp máy chế biến liên tục; tuy nhiên việc thiết kế, chế tạo máy được nghiên cứu rất rời rạc, nhiều thông số thiết kế chế tạo máy trộn: góc nghiêng, profin cánh, hệ số điền đầy, công suất động cơ… còn chưa đủ cơ sở khoa học để lựa chọn; đặc biệt là các nghiên cứu nhằm chế

tạo mẫu máy trộn ngang có độ đồng đều cao (trên 90%), giảm tiêu thụ năng lượng chưa được tiến hành;

3 Nét đặc trưng trong quá trình trộn phụ thuộc vào tốc độ chuyển động của cơ cấu trộn, thường sử dụng hệ số Reynold Hệ số Reynold thể hiện khả năng vận động của vật chất,

là tỉ lệ giữa lực quán tính với lực cản do độ nhớt của vật liệu;

4 Vị trí đặt cánh trộn, góc nghiêng có ảnh hưởng lớn đến chi phí công suất của máy (bảng 1.10), tuy nhiên các tác giả chưa quan tâm đến góc nghiêng giữa bàn tay trộn

và cánh tay trộn với tốc độ phù hợp nhằm đạt chất lượng sản phẩm sau trộn

Từ những nhận xét về tính thực tiễn, tính khoa học nêu trên luận án tập trung nghiên cứu cải tiến máy trộn ngang hai trục kiểu cánh gạt với những thông số phù hợp tăng được độ đồng đều thức ăn chăn nuôi và tiết kiệm chi phí năng lượng

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN C U VÀ PHƯƠNG PH P NGHIÊN C U

2.1 Đối tượng nghiên cứu

2.1.1 Nguyên liệu trong máy trộn thức ăn chăn nuôi

Tính chất vật lí của nguyên liệu thức ăn chăn nuôi có ảnh hưởng rất lớn đối với công nghệ sản xuất thức ăn chọn Đối với thức ăn chăn nuôi thể bột, đặc tính vật lí quan trọng là: Khối lượng riêng, Hệ số ma sát , Mật độ, Độ rỗng, Độ hạt của nguyên liệu …

2.1.2 Một số thông số cấu tạo và công nghệ của máy trộn thức ăn chăn nuôi

Thông số đầu ra được xác định trong thực nghiệm trên mô hình máy trộn thức ăn chăn nuôi trục ngang là tiêu thụ năng lượng riêng N/Q

Năng suất trộn Q phụ thuộc vào các yếu tố chính sau:

Q = f (D, , Lc, l1,S, , , , , , f, W, g) (2.1) Theo phương trình thứ nguyên, các chuẩn số nhận được sẽ là:

5 1

Theo định lý , phương trình biểu diễn 1 được viết dưới dạng:

   f W

D D

d D

S D

l D

L g

D gD

, , , , , , , ,

2 5



Để giảm được thông số “vào”, thay thế các thông số độc lập trong bảng 2.1

bằng các chuẩn số như phương trình (2.2) Khi tiến hành tiến hành thực nghiệm các

chuẩn số đồng dạng trên máy trộn mô hình với cùng một điều kiện Các thông số thay

đổi là , S, , , lần lượt đặc trưng cho các chuẩn số: F rc

Đây cũng chính là các thông số “vào” khi tiến hành thực nghiệm

Bảng 2.1 Các thông số vào liên quan đến quá trình trộn

12 f Hệ số ma sát giữa vật liệu và bề mặt cơ cấu trộn 0 0 0

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm

2.2.1.1 Bộ thông số thí nghiệm

Trong điều kiện và khuôn khổ của đề tài, cùng với kết quả tính toán đã nêu trên, luận án chọn những thông số chính ảnh hưởng đến độ trộn đều và mức tiêu thụ điện năng riêng:

2.2.1.4 Xác định giá trị tối ưu của các yếu tố hàm mục tiêu

2.2.1.5 Giải bài toán thương lượng các giá trị tối ưu giữa hai hàm mục tiêu

2.2.2 Phương pháp xác định độ trộn đều của hỗn hợp sau khi trộn

2.2.3 Phương pháp xác định công suất trộn

Kết luận chương 2

1 Nguyên liệu thức ăn chăn nuôi rất đa dạng Tùy loại nguyên liệu, khối lượng riêng trên đơn vị thể tích của các loại vật liệu là khác nhau, hệ số ma sát cũng khác nhau Đây là tính chất cơ bản của nguyên liệu ảnh hưởng đến quá trình trộn;

2 Phương pháp mô hình đồng dạng và phép phân tích thứ nguyên là phương pháp nghiên cứu khoa học cho phép xác định và giải thích những qui luật tổng quát của các hiện tượng, các quá trình xảy ra và thiết lập mối quan hệ nghiên cứu hệ thống Trên

cơ sở phân tích các yếu tố ảnh hưởng đối với máy trộn thức ăn chăn nuôi (Bảng 2.1), tính các chuẩn số đồng dạng và xây dựng phương trình chuẩn số mô tả đầy đủ quá trình vật lý xảy ra của quá trình trộn (phương trình 2.1), đồng thời đề xuất được 4 chuẩn số cơ bản làm thông số “vào” trong thực nghiệm (2,4,8,10) Đây là cơ sở

để xây dựng mô hình thí nghiệm phù hợp với mục tiêu nghiên cứu của đề tài Cơ sở của việc sử dụng phương pháp này được trình bày trong chương 3;

4 Đề tài luận án sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm theo kế hoạch 3 mức

Box-Behnken, với các yếu tố vào là 4 chuẩn số cơ bản và 2 yếu tố ra là tiêu thụ năng

lượng và độ trộn đều Kết quả của bài toán quy hoạch thực nghiệm được sử dụng để tiếp tục tính toán xác định máy trộn thực trong sản xuất nhờ phương pháp phân tích

mô hình - đồng dạng mà tác giả sẽ trình bày trong phần tiếp theo

CHƯƠNG 3

CƠ SỞ LÝ THUYẾT C QU TR NH TR N TH C N CH N NU I 3.1 Ảnh hưởng của trộn đến quá trình chuyển khối của dòng hai pha

Trộn đều sản phẩm là khâu trọng yếu trong dây chuyền sản xuất thức ăn chăn nuôi Trong công nghệ chế biến thức ăn chăn nuôi, nguyên liệu được chuyển động trong điều kiện có tác dụng cánh trộn, về mặt cấu trúc vật lý có thể xem như vật rắn - lỏng - khí, hoặc rắn - khí Trường hợp đó gọi là dòng lưu chất hai pha

Để nghiên cứu dòng vật liệu rời, cần xem xét lực tác dụng lên chúng Vật liệu rời chịu tác dụng bởi những lực sau:

+ Lực bề mặt, bao gồm: áp lực, lực ma sát, phản lực từ thành tác dụng lên cánh đảo, trộn v.v

+ Lực khối: trọng lực, lực quán tính

Khi giải một bài toán về dòng chuyển động vật liệu rời, cần áp dụng nguyên lý

cơ bản của cơ học, vật lý học

- Nguyên lý bảo toàn khối lượng;

- Nguyên lý bảo toàn động lượng và moment động lượng;

- Nguyên lý bảo toàn năng lượng

Thực hiện một số biến đổi, nhận được hệ phương trình Navie – Stockes:

Mx S x

z

w y

v x u

z

u y

u x

u x

p Dt





My S y

z

w y

v x u

z

u y

u x

u y

p Dt



Mz S z

z

w y

v x u

z

u y

u x

u z

p Dt





3.2 ng dụng phương trình Navie-stocks trong công nghệ trộn thức ăn chăn nuôi

Viện sĩ Landau L.D và E.M Lifsitx đã đề xuất không nên dùng phương trình

Navie-Stokes vì quá phức tạp, không thể giải được dạng toàn phương và chỉ dừng lại ở một

vài trường hợp đặc biệt đối với một số điều kiện ban đầu Viện sĩ Xêđốp L.I sau này

là GS TSKH I.Gheooghiep đã ứng dụng lý thuyết đồng dạng, phép phân tích thứ

nguyên trên cơ sở phương trình Navie-Stokes, xác định điều kiện chuyển động vật rời

theo tập hợp không thứ nguyên các chuẩn số đồng dạng:

2 2

.

;

; 3

1

;

; 1

Từ đó có thể thay bằng phương trình chuẩn số sau: Eu = f(Re,Fr) (3.2)

- Chuẩn số Eu: chi phí áp suất để khắc phục lực cản ma sát trong quá trình vật liệu

trộn chuyển động trong buồng trộn;

- Chuẩn số Re: thể hiện khả năng vận động của vật chất;

- Chuẩn số Fr: nêu lên ảnh hưởng của trọng lượng trong chuyển động của vật chất

3.3 Xác định mô hình vật lý máy trộn thức ăn chăn nuôi