Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số tới quá trình sấy bã mía làm thức ăn cho đại gia súc trên máy sấy kiểu trống quay ba vòng tuần hoàn năng xuất 2 tấnh

Luận văn, thạc sĩ, tiến sĩ, khóa luận, cao học, đề tài

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

-

ðOÀN VĂN CAO

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ TỚI QUÁ TRÌNH SẤY BÃ MÍA LÀM THỨC ĂN CHO ðẠI GIA SÚC TRÊN MÁY SẤY KIỂU TRỐNG QUAY

BA VÒNG TUẦN HOÀN NĂNG SUẤT 2 TẤN/H

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và Thiết bị cơ giới hoá Nông - Lâm nghiệp

Mã số: 60.52.14

HÀ NỘI - 2008

Lời cam ñoan

Tôi xin cam ñoan rằng những số liệu và kết quả thí nghiệm trong luận văn này là trung thực ñều có ñược trên cơ sở ño ñạc thí nghiệm thực tế và chưa ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào

Tôi xin cam ñoan mọi sự giúp ñỡ trong luận văn ñều ñược cảm ơn và các thông tin sử dụng ñều có nguồn gốc và trích dẫn rõ ràng

Tác giả

ðoàn Văn Cao

Lời cảm ơn

Hà N ội tôi nhận ñược sự giúp ñỡ, giảng dạy nhiệt tình của các thầy cô trong

tr ường Nhân dịp này tôi xin bầy tỏ lòng biết ơn chân thành tới các thầy cô

ng ười ñã tận tình hướng dẫn tôi hoàn thành ñề tài nghiên cứu này

Nguy ễn Tường Vân Viện trưởng Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông

nghi ệp và các ñồng nghiệp trong cơ quan ñã giúp ñỡ tạo ñiều kiện thuận lợi

Tác giả

ðoàn Văn Cao

2 ðối tượng, mục tiêu, ý nghĩa khoa học và thực tiến của ñề tài 4

1.1 Tầm quan trong của việc nghiên cứu công nghệ sấy bã mía làm thức

1.1.1 Tình hình chăn nuôi và tiêu thụ thịt bò trên thế giới 5

1.2 Quy trình công nghệ chế biến bã mía làm thức ăn cho ñại gia súc 81.3 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng máy sấy trong sản suất thức ăn

chăn nuôi cho ñại gia súc trên thế giới và ở nước ta 9

1.3.5 Máy sấy liên tục trống quay ba vòng tuần hoàn kiểu trao ñổi nhiệt

1.4.1 Mục ñích nghiên cứu 19

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIếT BỊ SẤY TRỐNG QUAY BA VÒNG

3.1 Tính toán nhiệt cho quá trình sấy và chọn kích thước máy sấy 25

3.1.5 Tính toán tổn thất nhiệt trong quá trình sấy: 28

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM TRÊN MÁY SẤY 36

4.2 Ảnh hưởng của vòng quay trống sấy ñến năng suất G (kg/h) và chi

4.2.2 Ảnh hưởng của vòng quay ñến chi phí nhiên liệu riêng 454.3 Ảnh hưởng của lưu lượng tác nhân sấy ñến năng suất G (kg/h) và chi

4.3.1 Ảnh hưởng lưu lượng tác nhân sấy ñến năng suất 484.3.2 Ảnh hưởng lưu lượng tác nhân sấy ñến chi phí nhiên liệu riêng 50

4.4 Ảnh hưởng nhiệt dộ tác nhân sấy ñến năng suất và chi phí nhiên

CÁC KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT

NCTKCT Nghiên cứu thiết kế chế tạo

FOA Tổ chức lương thực thế giới

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 4.1 Trạng thái vật lý của bã mía tươi (68%) theo phương thẳng ñứng 38Bảng 4.2 Trạng thái vật lý của bã mía khô (13%) theo phương thẳng ñứng 38Bảng 4.3 Kết quả theo dõi, khảo nghiệm máy sấy khi vòng quay trống biến

Bảng 4.4 Kết quả theo dõi, khảo nghiệm máy sấy khi lưu lựợng biến thiên

Bảng 4.5 Kết quả theo dõi, khảo nghiệm máy sấy khi nhiệt ñộ biến thiên còn

Bảng 4.6 Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của vòng quay ñến năng suất G

Bảng 4.10 Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của lưu lượng tác nhân sấy ñến chi

Bảng 4.11: Kết quả tính toán phương sai yếu tố, phương sai thí nghiệm 52Bảng 4.12 Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của nhiệt ñộ tác nhân sấy ñến năng

Bảng 4.13 Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của nhiệt ñộ tác nhân sấy ñến chi

Bảng 4.14: Kết quả tính toán phương sai yếu tố, phương sai thí nghiệm 56

DANH MỤC HèNH

Hình 1.1 Sơ đồ công nghệ chế biến b mía làm thuéc ăn cho đại gia súc 8

Hỡnh 1.4 Nguyờn lý kết cấu của mỏy sấy kiểu cỏnh gạt 12Hinh 1.5 Nguyờn lý cấu tạo của mỏy sấy trống quay một vũng 13Hỡnh 1.6 Ảnh hệ thống sấy trống quay một vũng dựng trong sấy bó mớa của

dùng đốt dầu trực tiếp có dùng khí thải hồi lưu 17Hỡnh 2.1 Sơ ủồ cấu tạo hệ thống mỏy sấy bó mớa làm thức ăn cho ủại gia sỳc

Hỡnh 4.2 ðồ thị ảnh hưỏng của vũng quay trống sấy tới năng suất và chi phớ

Hỡnh 4.3 ðồ thị ảnh hưỏng của lưu lượng tỏc nhõn sấy tới năng suất và chi

Hỡnh 4.4 ðồ thị ảnh hưỏng của nhiệt ủộ tỏc nhõn sấy tới năng suất và chi

MỞ ðẦU

1.Tính cấp thiết của ñề 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 ñại gia súc ñể 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 ñoạn 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 Trâu 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 ñó nên nguồn cung ứng nguyên liệu ñể sản xuất thức ăn cho trâu bò theo phương pháp công nghiệp là rất lớn ñem lại giá trị kinh tế cao

Song song với việc tăng trưởng mạnh về diện tích cây mía và cây ngô thì sản lượng ñàn bò của nước ta cũng liên tục tăng cao ñặc 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 ñã có tới 6510.8 nghìn con tăng 78,90%

ñó là một tỷ lệ tăng trưởng rất lớn, cộng với sản lượng ñàn Trâu của nước ta

là 2922,2 nghìn con Với sự tăng trưởng nhanh về mặt số lượng ñại gia súc ñòi hỏi phải có một lượng lớn thức ăn cho chúng Trong khi ñó chúng ta vẫn duy trì phương pháp chăn thả truyền thống thì sẽ không ñáp ứng ñược lượng thức ăn có chất lượng cho chúng, ñồng thời sẽ là nguyên nhân làm giảm ñi lượng sũa và chất lượng sữa

Trong những năm gần ñây 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 ựầu tư nước ngoài ựã chuyển từ việc nhập thức ăn cho ựại gia súc từ

Mỹ là nước có ngành công nghiệp chế biến thức ăn hiện ựại sang ựầu 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 ựó là giảm ựược chi phắ vận chuyển hàng sau khi qua chế biến vì có khoảng cách ựịa lý ngắn

Hiện nay, phương pháp chăn thả truyền thống của ta cũng ựang dần ựược thay bằng phương pháp chăn nuôi có tập trung, ngày càng hình thành nên nhiều mô hình trang trại chăn nuôi Trâu Bò lấy thịt và lấy sữa điều này ựặt ra vẫn ựề cần giải quyết ựó là nguồn thức ăn có chất lượng cao ựể cung cấp cho chúng Chắnh vì vậy, khối lượng thức ăn công nghiệp với yêu cầu chất lượng cao ựược 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 ựem về băm nhỏ cho ăn trực tiếp hay trộn thêm cùng với cám ngô, cám gạo ựể bổ xung thêm tinh bột Phương pháp này chỉ có tắnh thời vụ không có khả năng cung ứng ựược nguồn thức

ăn lâu dài và ổn ựịnh về chất lượng

Hiện nay, một số hãng cung cấp thiết bị lớn của đức, đài loan , Liên bang Nga ựã cho ra ựời những thiết bị chế biến hiện ựại, trong ựó phải kể tới

là thiết bị sấy trống quay ba vòng tuần hoàn sử dụng công nghệ sấy ở nhiệt ựộ 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 tắnh năng sử dụng, chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật ựược nghiên cứu rất hoàn thiện do ựó sản phẩm mang tắnh thương mại cao Tuy vậy, trong ựiều kiện áp dụng vào Việt Nam,

kỹ thuật trên tỏ ra không thắch hợp do giá thành của máy quá cao so với khả năng ựầu tư của các doanh nghiệp trong nước hiện nay để khắc phục các nhược ựiểm trên và nhằm góp phần vào việc thúc ựẩy sự phát triển của ngành công nghiệp sản xuất và cung cấp thức ăn cho bò trong nước và phục vụ xuất

khẩu thì việc ựầu tư nghiên cứu thiết kế chế tạo máy sấy trống quay ba vòng tuần hoàn là nhiệm vụ cấp thiết, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn, góp phần vào chủ trương Công nghiệp hoá hiện ựại hoá Nông nghiệp, giảm nhập khẩu

và tăng cường khả năng sản xuất của công nghiệp sản xuất thức ăn cho trâu

bò trong nước

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 ựộ sấy, phương pháp sấy đối với thức ăn cho bò chế biến theo phương pháp công nghiệp, nguyên liệu ựược ủ men bằng Urê, rỉ mật sau 1-3 tháng có ựộ ẩm 68-70% ựược ựưa vào sấy ựể giảm ựộ ẩm xuống 13%, sau ựó ựóng bánh bảo quản Chắnh vì việc giảm ẩm từ rất cao xuống 13% bằng nhiệt làm cho chi phắ năng luợng sấy

là rất cao ựòi hỏi chúng ta phải nghiên cứu, thiết kế chế tạo máy sấy và khảo sát các thông số ảnh hưởng tới năng suất của máy ựể tìm ra vùng làm việc hiệu quả của máy sấy, giảm chi phắ năng lượng và nâng cao năng suất đó cũng chắnh là nhiệm vụ cấp bách ựặt ra cho luận văn là cần phải nghiên cứu ựể ựưa ra phương án giải quyết

Luận án ựược thực hiện gắn liền với Hợp ựồng kinh tế giữa Viện Nghiên cứu Thiết kế Chế tạo (NCTKCT) Máy nông nghiệp và công ty Cổ phần Thương mại Thủy Nguyên; ựề tài nghiên cứu cấp Bộ: ỘNghiên cứu thiết

kế chế tạo máy sấy bã mắa làm thức ăn cho gia súc năng suất 2 tấn/hỢ - mã số 254.08RD/Hđ.KHCN

Xuất phát từ tình hình thực tế sản xuất, ựược sự ựồng ý của Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiệp cùng với sự hướng dẫn của GS.TS Phạm Xuân Vượng và các thầy cô giáo trong khoa Cơ điện, tôi tiến

hành thực hiện ựề tài: ỘNghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số tới quá

trình sấy bã mắa làm thức ăn cho ựại gia súc trên máy sấy kiểu trống quay

ba vòng tuần hoàn năng suất 2 tấn/hỢ

2 ðối tượng, mục tiêu, ý nghĩa khoa học và thực tiến của ñề tài

- ðối tượng nghiên cứu trong luận văn: là máy sấy bã mía trong hệ thống thiết bị sấy bã mía làm thức ăn cho ñại gia súc

- Mục tiêu: là nghiên cứu các thông số ảnh hưởng tới quá trình sấy

- 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 tình hình chăn nuôi trâu bò trong và ngoài nước

- Nghiên cứu quá trình phát triển của công nghệ và thiết bị sấy bã mía làm thức ăn cho ñại 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 trống quay ba vòng tuần hoàn làm thức ăn cho ñại gia súc

- Khảo nghiệm máy trong ñiều kiện sản xuất

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1 Tầm quan trong của việc nghiên cứu công nghệ sấy bã mía làm thức

ăn cho ñại gia súc

1.1.1 Tình hình chăn nuôi và tiêu thụ thịt bò trên thế giới

Chăn nuôi ñại gia súc theo phương pháp chăn thả truyền thống dựa vào các ñồng cỏ tự nhiên ñã có ở rất nhiều các quốc gia trên thế giới, ngày nay, phương pháp chăn nuôi công nghiệp phát triển rất mạnh ñóng 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 ñã có mặt trong ñời sống hàng ngày của con người và ñặc biệt là ở các nước Châu Âu Trong giai ñoạn từ hơn chục năm trở lại ñây, ngành chăn nuôi ñại gia súc ñã phát triển theo hướng công nghiệp bằng việc chăn nuôi tập trung, chủ ñộng 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 ñến bệnh lở mồm long móng ñược dỡ bỏ cùng với việc Áchentina nới lỏng lệnh cấm xuất khẩu (ñược áp ñặt năm 2006 nhằm hạn chế tình hình lạm phát trong nước) ñã 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 ñạt 67,5 triệu tấn, dựa trên sự tăng lên về sản lượng ñầu ra của các nước như Mỹ, Brazil, Trung Quốc, Ấn ðộ 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 ðối với Mỹ - quốc

gia sản xuất thịt bò lớn nhất trên thế giới, sản lượng ñầu 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 ðộ 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 ðộ, 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 ñối tượng nuôi chính lấy thịt ñược sản xuất ở quy mô công nghiệp, công nghệ nuôi không ngừng cải tiến ñể nâng cao năng suất ðồng thời, thế giới ñang hướng tới phát triển chăn nuôi công nghiệp theo hướng an toàn vệ sinh

Theo nghiên cứu của các cơ quan liên quan ñến 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 ñang tăng ở một số nước ñang phát triển như Trung Quốc, Ấn ðộ

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 ñòi hỏi phải lớn mới ñáp ứng ñược 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, ựiều ựó chứng tỏ các loại thực phẩm từ thịt bò vẫn ựóng 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 ựã ựạt con số khoảng 60 tỷ USD, tăng 13,3%, ựiều này chứng tỏ chăn nuôi bò ựã trở thành một lĩnh vực quan trọng trong nguồn cung cấp thực phẩm cho loài người

1.1.2 Tình hình chăn nuôi trâu bò ở Việt Nam

Việt Nam là nước có tiềm năng lớn về chăn nuôi trâu bò với 80% dân

số làm việc trong lĩnh vực nông nghiệp Rất nhiều sản phẩm phụ của nông nghiệp ựược dùng làm nguồn cung cấp nguyên liệu chế biến thức ăn cho Trâu

Bò như bã mắa, thân cây ngô, rơm rạ và cỏ tươi rất sẵn trong tự nhiên Các vùng nguyên liệu là bã mắa tập trung nhiều ở vùng ựồng bằng sông Cửu Long

và miền Trung Bắc bộ Hơn thế nữa, các nhà máy ựường cung cấp cho chúng

ta nguồn nguyên liệu bã mắa tập trung không phải mất nhân công vận chuyển thu gom và giá lại rất rẻ Theo số liệu của tổng cục thống kê Việt Nam, tắnh tới năm 2006 cả nước ta có khoảng 285,1 nghìn ha diện tắch trồng mắa trong

ựó tập trung nhiều tại các vùng như Duyên hải Nam trung bộ, đông Nam bộ, đồng bằng sông Cửu Long Tại ba vùng này, diện tắch chiếm 180,8 nghìn ha, tương ứng là 63,41% diện tắch mắa của cả nước Song ựiều thuận lợi là ba vùng nguyên liệu lớn này lại chỉ tập trung vào một số tỉnh như Khánh hòa, Tây Ninh, Cần Thơ Ngoài ra, chúng ta còn có rất nhiều loại cỏ cho năng suất cao là nguồn cung cấp thức ăn cho trâu bò

Với tiềm năng rất lớn gồm hàng triệu ha diện tắch canh tác các loại cây lương thực và cây công nghiệp cho ta nguồn cung cấp nguyên liệu ựể phục vụ cho chế biến thức ăn cho ựại gia súc Tuy nhiên, tốc ựộ tăng trưởng ựàn ựại gia súc ở nước ta lại không tăng, thậm chắ còn giảm về sản lượng Chúng ta chỉ mới dừng ở mức chăn nuôi thủ công tự cung tự cấp, chưa có hướng phát

triển nhiều vào chăn nuôi tập trung theo hướng công nghiệp hiện ựại, chú trọng vào năng suất và chất lượng sản phẩm của vật nuôi, ựặc biệt là ngành chăn nuôi bò lấy sữa - một trong những ngành ựem lại giá trị kinh tế cao

Trong những năm qua, cùng với xu hướng gia tăng sản xuất và phát triển ngành chăn nuôi, tỷ lệ tiêu thụ thịt bò so với tổng mức tiêu thụ thịt nói chung cũng tăng lên nhanh chóng Các sản phẩm chế biến sẵn từ thịt bò như thịt hộp, thịt bò khô, thịt hun khói, súc xắch ngày càng ựược tiêu thụ nhiều trên thị trường hơn do thói quen ăn uống đây cũng là một nguyên nhân dẫn tới nhu câu tiêu thụ lớn về thịt bò

1.2 Quy trình công nghệ chế biến bã mắa làm thức ăn cho ựại gia súc

Trong công nghiệp chế biến thức ăn cho ựại gia súc, có rất nhiều phương pháp và nhiều loại nguyên liệu có thể chế biến thức ăn cho ựại gia súc Trong phạm vi nghiên cứu của ựề tài, tôi xin trình bày phương pháp chế

biến bã mắa làm thức ăn cho bò theo quy trình công nghệ như sau:

Thân mắa tươi (là nguyên liệu của nhà máy ựường) ựược băm nhỏ ép lấy ựường, sau ựó phần bã mắa (là chất thải của nhà máy ựường) có ựộ ẩm ban ựầu là 50-55% ựược ựưa về ủ men bằng ựạm URÊ và rỉ mật Sau từ 1 ựến 3 tháng ựạt chất lượng ựược ựem vào ựánh tơi và sấy làm thức ăn cho bò

Hình 1.1 Sơ ựồ công nghệ chế biến bã mắa làm thuéc ăn cho ựại gia súc

Bã mắa

Ủ men bằng URÊ và rỉ mật đánh tơi

1.3.Tình hình nghiên cứu và ứng dụng máy sấy trong sản suất thức ăn chăn nuôi cho ñại gia súc trên thế giới và ở nước ta

Trong công nghệ sản xuất thức ăn cho ñại gia súc theo phương pháp công nghiệp, công ñoạn 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 ñiều kiện sử dụng Chế ñộ làm khô và giải pháp kỹ thuật thực hiện các chế ñộ làm khô thức ăn cho bò quyết ñịnh 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 ñược ứng dụng trong công nghệ chế biến thức ăn cho ñại 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 ñại gia súc phát triển và có uy tín trên thị trường trong khu vực và thế giới, chế ñộ làm khô bằng phương pháp sấy ñược lựa chọn rất ña dạng (tuỳ thuộc vào tình hình khí hậu, thời tiết, nhiên liệu sử dụng, vv ) Các giải pháp kỹ thuật thực hiện chế ñộ sấy ñược nhiều hãng có tên tuổi trên thế giới lựa chọn ứng dụng, trong ñó phải kể tới máy sấy kiểu băng tải cánh gạt của Trung Quốc; máy sấy trống quay một vòng của Tesla (ðức), thiết bị sấy trống quay ba vòng tuần hoàn kiểu cấp nhiệt bằng hơi nước hay ñốt dầu trực tiếp Sau ñây tôi xin trình bày một vài kiểu loại máy sấy dùng trong công nghệ chế biến thức ăn cho ñại gia súc

1.3.1 Thiết bị sấy vỉ ngang

Nguyên liệu ñược ñặt trong các vỉ nằm ngang trong buồng sấy, tác nhân sấy ñược thổi qua sàn sấy có hệ số thoáng nhất ñịnh và qua lớp vật liệu tĩnh thực hiện quá trình trao ñổi nhiệt ẩm, hơi ẩm của vật sấy ñi ra ngoài buồng sấy theo khí thải ( hình 1.2)

Hình 1.2- Nguyên lý sấy lớp tĩnh kiểu vỉ ngang

1 Quạt ñẩy, 2 kênh dẫn khí, 3 Sàn sấy, 4 Buồng sấy, 5 Vật liệu sấy

*Ưu ñiểm thiết bị sấy vỉ ngang:

+ Có thể sử dụng nhiều loại vật liệu khác nhau ñể chế tạo, xây dựng buồng sấy

+ Giá thành chế tạo máy sấy rẻ, không cần ñòi hỏi công nghệ chế tạo phức tạp

*Nhược ñiểm thiết bị sấy vỉ ngang:

+ ðộ ẩm của sản phẩm sau khi sấy không ñồng ñều Quá trình cấp nguyên liệu và tháo rỡ sản phẩm thường bằng phương pháp thủ công, khó cho quá trình liên hoàn giữa các máy trong dây chuyền

+ Thời gian sấy kéo dài, hiệu suất trao ñổi nhiệt, ẩm thấp nên chi phí năng lương riêng cho quá trình sấy lớn Khi áp dụng cho sấy sản phẩm là thức

ăn bò ñó là bã mía ủ men có khối lượng riêng rất nhỏ nên buồng sấy cần phải

có kích lớn tốn về diện tích mặt sàn nhà xưởng, nên năng suất thấp, quá trình cấp liệu và tháo liệu tốn rất nhiều nhân công, chất lượng của sản phẩm rất kém không giữ ñược mùi thơm ñặc trưng của sản phẩm

1.3.2 Hệ thống sấy khí ñộng

Thiết bị dùng cho sấy khí ñộng thường là kiểu ống hoặc kiểu xyclôn

5432

1

a b

Hình 1.3 Nguyên lý thiết bị sấy khí ñộng

a, Nguyên lý sấy khí ñộng kiểu ống b, Nguyên lí sấy khí ñộng kiểu cyclon

Quá trình sấy ñược thực hiện trong ống dẫn hoặc trong cyclon Tác nhân sấy và vật liệu sấy cùng chuyển ñộng với nhau ñồng thời Trong quá trình dịch chuyển ñó xẩy ra quá trình trao ñổi nhiệt ẩm Hơi ẩm thoát ra trong quá trình sấy ñược tách ra ngoài theo cửa xả khí thải, sản phẩm sau khi sấy ñược thu hồi tại cửa thu sản phẩm của cyclon

Thiết bị sấy kiểu khí ñộng có ưu ñiểm là thời gian sấy ngắn, kết cấu máy sấy rất ñơn giản song có nhược ñiểm kích thước của thiết bị phát triển theo chiều cao n ên lắp ñặt và thay thế rất phức tạp, phải sử dụng lượng tác nhân sấy lớn ñể tạo ra môi trường sấy lưu ñộng lớp sôi tốn nhiều năng lượng

ðể ñảm bảo thời gian sấy ngắn thì các loại nguyên liệu phải có kích thước nhỏ và ở trạng thái tơi rời Khi dùng sấy bã mía do có kích thước không ñồng ñều dẫn tới chất lượng của sản phẩm không ñảm bảo

1.3.3 Máy sấy liên tục kiểu cánh gạt

Với loại máy sấy này, vật sấy ñược rải ñều liên tục trên mặt của sàn sấy

và ñược băng tải xích cánh gạt ñưa liệu ñi Tốc ñộ dịch chuyển của lớp vật

T¸c nh©n sÊy vµ nguyªn liÖu

KhÝ th¶i KhÝ th¶ i

S¶n phÈm VËt sÊy

T¸c nh©n sÊy

liệu sấy có thể ñiểu chỉnh ñược nhờ hệ thống dẫn ñộng của ñộng cơ và bộ ñiều chỉnh biến ñổi tần số Tác nhân sấy ñi từ dưới lên chui qua mặt sàn thực hiện quá trình trao ñổi nhiệt, ẩm Khí thải ñi ra ngoài theo ñường khí thải còn sản phẩm ñược lấy ra ngoài nhờ van chặn khí

Hình 1.4 Nguyên lý kết cấu của máy sấy kiểu cánh gạt

1, Cửa cấp liệu 2, Cửa thoát khí thải 3, Thân máy 4, Cửa cấp khí nóng 5, Van tháo liệu

• Ưu ñiểm máy sấy kiểu cánh gạt thích hợp cho sấy các sản phẩm dạng hạt, tơi rời có ñộ ẩm ñầu vào vừa phải nằm trong khoảng 25-30% Yêu cầu về chế tạo không cần ñộ chính xác cao máy vận hành êm dịu

• Nhược ñiểm năng suất máy không cao, khi áp dụng ñối tượng sấy dạng

sơ như bã mía tỏ ra không thích hợp dễ có hiện tượng bó kẹt máy do bã mắc vào cánh gạt

1.3.4 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 ñược 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 ñi cùng chiều với tác nhân sấy trong trống sấy Sau khi thực hiện chu trình ñi từ ñầu vào tới ñầu

ra sản phẩm ñạt ñộ ẩm bảo quản Tác nhân sấy sử dụng là nguồn nhiệt ñốt trực tiếp từ buồng ñốt Khí ñốt hào trộn cùng không khí ñi thẳng vào trong trống sấy ðối với loại máy sấy kiểu trống quay một vòng này thì thời gian sấy khá dài

• Ưu ñiểm của loại thiết bị sấy thùng quay:

Cấu tạo tương ñối ñơn giản, ñộ ẩm của sản phẩm sau khi sấy khá ñồng ñều Loại này dùng phổ biến cho sấy sản phẩm dạng viên, mảnh, cục tơi rời

• Nhược ñiểm

Nhược ñiểm lớn nhất của thiết bị sấy thùng quay một vòng là kích thước cồng kềnh, tiêu tốn năng lượng, hiệu suất trao ñổi nhiệt ẩm thấp

Hinh 1.5 Nguyên lý cấu tạo của máy sấy trống quay một vòng

Hình 1.6 Ảnh hệ thống sấy trống quay một vòng dùng trong sấy bã mía

của hãng Tesla(ðức)

1.3.5 Máy sấy liên tục trống quay ba vòng tuần hoàn kiểu trao ñổi nhiệt hơi nước

Máy sấy trống quay kiểu trao ñổi nhiệt hơi nước của hãng Promill sử dụng bộ trao ñổi nhiệt hơi nước ñể làm nóng không khí ( áp suất hơi nước là 0.4Mpa) Sau khi sấy khí thải thoát ra một phần ñược 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

Hình 1.7 Sơ ñồ nguyên lý máy sấy trống quay ba vòng dùng

bộ trao ñổi nhiệt hơi nước

1 cửa cấp liệu, 2 Bích lắp ghép, 3 Cửa cấp tác nhân sấy, 4 Giàn trao ñổi nhiệt, 5 ðường

xả hơi nước, 6 Buồng thu tác nhân, 7 Máy sấy ba vòng, 8 Cửa thu sản phẩm, 9 Cyclon thu sản phẩm 10 Khí hồi lưu lại máy sấy, 11 Vỏ bao kín

1.3.6 Máy sấy liên tục trống quay ba vòng tuần hoàn cấp nhiệt trực tiếp bằng ñầu ñốt dầu

Vật liệu vào máy sấy có ñộ dài khoảng 10-50mm Chuyền ñộng của trống thông qua vỏ ngoài có gắn bánh răng Nguyên liệu ñi vào trống sấy tiếp súc với dòng khí có tốc ñộ cao và nhiệt ñộ cao (Nhiệt ñộ cao ñạt tới 600-900

oC) Nhiệt ñộ 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 ñộ 135-150 và nhiệt ñộ 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 ñối 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 ñốt từ 7 tới 14% giảm ñược suất tiêu hao của năng lượng ( ñạt tới 680.6 Kcal/ kgH2O) năng suất sấy cực ñại có thể ñạt 60 tấn nguyên liệu/ h

Hình 1.8 Sơ ñồ nguyên lý máy sấy trống quay ba vòng dùng ñốt dầu trực tiếp

Hình 1.10 Sơ ñồ nguyên lý cấu tạo máy sấy trống quay ba vòng tuần

hoàn dùng ñốt dầu trực tiếp có dùng khí thải hồi lưu

1 Buồng ñốt, 2 Cửa cấp liệu, 3 Máy sấy trống quay ba vòng, 4.Buồng nắng sản phẩm, 5 Vít tải , 6 Bộ truyền ñộng, 7 Khí tải , 8 ðường hồi lưi khí thải

Kết cấu của máy sấy trống quay ba vòng tuần hoàn gồm ba trống có ñường kính khác nhau lồng vào nhau Trong mỗi ống có các cánh ñảo liệu gắn theo suốt chiều dài ống Toàn bộ máy sấy ñược ñặt trên hệ thống con lăn Các ñường ống ra và vào của máy sấy ñược nối bằng khớp mềm ñảm bảo kín khí mà vẫn có truyển ñộng quay của trống trong khi ñầu ra và ñầu vào ñứng yên

ñộng ñể nhiệt ñộ của sản phẩm tương ñương nhiệt môi trường Sau khi làm nguội ñộ ẩm của sản phẩm cần ñạt 13% ðể thuận tiện cho bảo quản và cung cấp, phân phối trên thị trường sản phẩm cần phải ñược ñóng thành kiện lớn có kích thước 260x260x700mm

Loại mày sấy trống quay ba vòng ñược rất nhiều hãng tên tuổi trên thế giới sử dụng trong công nghệ sấy cỏ tươi và những loại sản phẩm có ñộ ẩm nguyên liệu ban ñầu cao và có các thành phần dinh dưỡng dễ bị biến ñổi khi sấy Loại máy sấy này có hiệu suất trao ñổi nhiệt tốt do tạo ñược thế năng sấy lớn

Nhìn chung các máy sấy của nước ngoài tuy có khác nhau về kiểu loại song ñều là những sản phẩm ñược 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 ñó là các ñiều kiện hậu mãi (bảo hành, cung cấp phụ tùng vv ) không ñơn 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 ñồng cung cấp thiết bị cho khách hàng có thể rút ra một số nhận ñịnh sau:

- Sự phát triển về chiều rộng và chiều sâu của ngành chăn nuôi bò trong nước và trên thế giới ñặt ra một yêu cầu rất lớn ñối 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 ñại 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 ñể làm khô thức ăn cho bò, chúng tôi ñã tiến hành một số thực nghiệm trên các thiết bị sấy khác nhau như sấy và làm mát liên hoàn kiểu khí ñộng, sấy tĩnh kiểu sàn ngang, sấy trống quay một vòng vv Những kết quả thu ñược phần nào làm rõ hơn về ñối tượng (bã mía sấy khô làm thức ăn cho bò)

và có một số ñịnh hướng kỹ thuật cho việc lựa chọn chế ñộ 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

TT Thiết bị sấy Năng suất Tiêu hao năng

lượng

Nhiệt ñộ sấy

Thời gian sấy

- ðể ñáp ứng yêu cầu ngày càng lớn của ngành chế biến thức ăn cho bò ñang phát triển trong nước nói chung và góp phần vào việc hoàn thiện công nghệ và thiết bị của dây chuyền ñồng 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 ñòi 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

1.4 Mục ñích và nhiệm vụ của ñề tài

1.4.1 Mục ñích nghiên cứu

Nghiên cứu một số thông số ảnh hưởng tới chất lượng sấy trên máy sấy trống quay ba vòng tuần hoàn nhằm nâng cao năng suất, giảm chi phí năng lượng riêng của máy sấy

1.4.2 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Chế tạo 01 máy sấy trống quay ba vòng tuần hoàn ñể sấy bã mía làm thức ăn cho bò có các thông số kỹ thuật sau

+ Năng suất: 2 tấn/giờ

CHƯƠNG 2

ðỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 ðối tượng nghiên cứu

ðể phù hợp với quy mô sản xuất và vốn ñầu tư của các cơ sở sản xuất thức ăn cho bò ở Việt Nam tôi chọn máy sấy kiểu trống quay ba vòng tuần hoàn ñể nghiên cứu Bước ñầu tính toán thiết kế và chế tạo 01 máy sấy trống quay ba vòng tuần hoàn năng suất 2t/h, và các thiết bị phụ trợ

4

5 6

7

Hình 2.1 Sơ ñồ cấu tạo hệ thống máy sấy bã mía làm thức ăn cho ñại gia

súc kiểu trống quay ba vòng tuần hoàn

Thức ăn cho bò là bã mía của nhà máy ñường sau khi ñưa về ủ men từ

1 ñến 3 tháng có ñộ ẩm ban ñầu là 68% ñược ñưa vào máy sấy thùng quay ba vòng tuần hoàn ñể giảm ñộ ẩm của nguyên liệu xuống còn 13% Nhiệt ñộ tác nhân sấy ñưa vào rất cao từ 600- 700 oC trong khi ñó yêu cầu sản phẩm sau khi sấy phải giữ ñược mùi ñặc 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 ñó làm cơ sở cho việc thiết kế mẫu máy sấy dùng cho sấy bã mía làm thức ăn cho ñại gia súc

2.2.2 Nghiên cứu thực nghiệm

Bằng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm xác ñịnh ảnh hưởng của các thông số ñầu vào ñến năng suất và chi phí năng lượng riêng, qua ñó xác ñịnh ñược các giá trị tối ưu của các thông số ñể làm cơ sở thiết kế, tính toán

và lựa chọn kết cấu máy và chế ñộ làm việc của thiết bị

Phương pháp nghiên cứu ñơn yếu tố nhằm nghiên cứu ảnh hưởng của từng yếu tố vào tới các thông số ra, qua ñó tìm ñược 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 ña yếu tố

Nguyên tắc của phương pháp này là cố ñịnh các yếu tố khác, chỉ thay ñổi một yếu tố xác ñịnh, theo dõi ảnh hưởng của yếu tố ñó với thông số ra ñó

là năng suất và chi phí năng lượng riêng

Có rất nhiều yếu tố làm ảnh hưởng ñến chất lượng sản phẩm sấy như nhiệt ñộ tác nhân sấy, bề dầy lớp vật liệu sấy, áp suất trong buồng sấy, lưu lượng tác nhân sấy, ñộ 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 ðể lựa chọn các yếu tố chính, bằng phương pháp thu thập thông tin từ các tài liệu có liên quan, ñặc biệt là việc tìm hiểu các mẫu máy trên thực tế sản xuất và kinh nghiệm của các chuyên gia trong ngành

2.2.2.2Phương pháp gia công số liệu thực nghiệm

Trong nghiên cứu thực nghiệm máy, các kết quả ño ñạc thường là các ñại lượng ngấu nhiên Trong kỹ thuật nông nghiệp, xác xuất tin cậy thường

dùng trong khoảng 0.7 ÷ 0.9, xác xuất tin cậy của dụng cụ ño trong khoảng 0.95 ÷ 0.99 Vì vậy, ñể ñảm bảo ñộ tin cậy, các thí nghiệm lặp lại ít nhất 3 lần ðể gia công các số liệu ño ñạc ta dùng các quy tắc của lý thuyết sác xuất

và thống kê toán học

Sau khi thí nghiệm, xác ñịnh dộ tin cậy về ảnh hưởng của mỗi yếu tố tới các thông số mục tiêu và tính thuần nhất của phương sai trong quá trình thí nghiệm ñể chứng tỏ thực sự các ảnh hưởng khác ñối với thông số nghiên cứu

là không ñáng kể hoặc là không có Thuật toán của phân tích phương sai như sau: ðể xác ñịnh ñộ tin cậy phải tính phương sai yếu tố và phương sai thí nghiệm

Phương sai yếu tố là tổng bình phương sai lệch ở từng thí nghiệm giữa giá trị trung bình của tổng thể Y của các hàm mục tiêu với giá trị trung bình của hàm ñó ứng với mỗi mức yếu tố xi (kí hiệu Y .j)

Phương sai yếu tố ñược xác ñịnh theo công thức:

1

) (

S

j k

j

k-1 là số bậc tự do; k - số mức các yếu tố xi Phương sai thí nghiệm là tổng bình phương các sai lệch giữa các giá trị trung bình Y j ứng với mỗi mức của các yếu tố xi với các giá trị Y.j ứng với mỗi lần ño lặp lại với mỗi mức của các yếu tố

Phương sai thí nghiệm ñược xác ñịnh theo công thức:

k N

Y Y S

) (

N-k là bậc tự do; n - số lần lặp thí nghiệm; N - số thí nghiệm

Dùng tiêu chuẩn Fisher ñể ñánh giá tỷ số:

1

2 2

S

n

i

j ij

Với S2jmax là phương sai cực ñại trong số các phương sai S2j

ðối chiếu với trị số Gb

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIếT BỊ SẤY TRỐNG QUAY BA VÒNG

TUẦN HOÀN 3.1 Tính toán nhiệt cho quá trình sấy và chọn kích thước máy sấy

Bài toán ñược ñặt ra cho ñề tài là chế tạo một thiết bị sấy, ñảm bảo có năng suất 2000 kg/h

- ðộ ẩm ban ñầu của nguyên liệu w1 = 68%

- ðộ 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

68 100

13 68 2000 W

¦ 100-

¦

W

¦ - W

3.1.2 Chọn nhiệt ñộ tác nhân sấy

ðối với công nghệ thiết bị sấy kiểu trống quay ba vòng tuần sấy bã mía làm thức ăn cho bò hoặc sấy cỏ tươi do yêu cầu công nghệ ñể 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 ñộ khi thải ra khoảng 1100C và

ñộ ẩm khí thải ϕ2 (60± 5)% ðể ñảm bảo việc sẩy an toàn sản phẩm sấy không bị cháy và biến ñổi về dinh dưỡng thì thời gian nguyên liệu ñi trong ống thứ nhất có nhiệt ñộ 600 oC chỉ cho phép lá 2 giây

3.1.3 Tính toán quá trình sấy lý thuyết [1]

- Thông số ngoài trời ϕ0 = 85%; t0 = 200C

Khi ñó: do = 0,01342kg/kgKK

I0 = 0,0269KJ/kgK