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 th
ức 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 d
ụng 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 tă
ng 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 v
ề 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 ă
n
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 s
ấy ở nhiệt độ cao từ 600
o
C tới

900
o
C, 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 t
ư 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 c
ần 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
su
ất 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.





CHNG 1 TNG QUAN NGHIấN CU
1. Tm quan trong ca vic nghiờn cu cụng ngh sy bó mớa lm thc n
cho i gia sỳc
1.1 Tỡnh hỡnh chn nuụi v tiờu th tht bũ trờn th gii
Chn nuụi i gia sỳc theo phng phỏp chn th truyn thng da vo
cỏc ng c t nhiờn ó cú rt nhiu cỏc quc gia trờn th gii, ngy nay,
phng phỏp chn nuụi cụng nghip phỏt trin rt mnh úng vai trũ ln
trong vic cung cp cỏc sn phm cho ngnh cụng nghip ch bin th
c phm
t tht. Cỏc sn phm t tht bũ, cu ó cú mt trong i sng hng ngy ca
con ngời và đặc biệt là các nớc Châu Âu. Trong giai on t hn chục
năm tr li õy, ngnh chăn nuôi gia súc sử dụng bã mía làm thức ăn ó phỏt
trin theo hng cụng nghip bng vic chăn nuôi tập trung, ch ng to

ngun cung ng nguyờn liu ch bin thc phm cung cp cho cỏc ngnh
cụng nghip ch
bin.
Sn lng tht bũ th gii nm 2007 tng khong 3% so vi cựng k
nm trc, khong 67,5 triu tn nh giỏ hp dn, ch yu do tng sn lng
ca cỏc nc Bc M, Nam M v Trung Quc. Ti Nam M, kh nng giỏ
tng lờn trong bi cnh cỏc hn ch thng mi liờn quan n bnh l mm
long múng c d b
cựng vi vic chentina ni lng lnh cm xut khu
(c ỏp t nm 2006 nhm hn ch tỡnh hỡnh lm phỏt trong nc) ó h tr
cho sn lng tht bũ tng khong 3,5%.

Theo bỏo cỏo ca B Nụng nghip M nm 2007, khi lng tht bũ
xut khu ton cu s tng 1%, lờn mc 7,7 triu tn, cũn khi lng tht bũ
nhp khu l 7,2 triu tn.
Sn lng tht bũ ton cu t 67,5 triu tn, da trờn s tng lờn v sn
lng u ra ca cỏc nc nh M, Brazil, Trung Quc, n v Mexico. S
tng lờn ny s nhi
u hn s st gim v sn lng ca cỏc nc thuc liờn
minh Chõu u, Argentina, c, liờn bang Nga v Canada. i vi M - quc
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 thị
t 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 tấ
n. 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 s
ố 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 thờ
i 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
trũ quan trng trong nhu cu thc phm ca con ngi. Qua cỏc s liu thng
kờ ca FAO, giỏ tr thng mi ca cỏc sn phm tht bũ nuụi cụng nghip
ngy cng tng, nm 2003 l 52,7 t USD, nhng ti nm 2008 ó t con s
khong 60 t USD, tng 13,3%, iu ny chng t chn nuụi bũ ó tr thnh
mt lnh vc quan trng trong ngun cung cp thc phm cho loi ngi.
1.2 Quy trỡnh cụng ngh ch
bin bó mớa lm thc n cho i gia sỳc

Trong cụng nghip ch bin thc n cho i gia sỳc, cú rt nhiu
phng phỏp v nhiu loi nguyờn liu cú th ch bin thc n cho i gia
sỳc. Trong phm vi nghiờn cu ca ti, tụi xin trỡnh by phng phỏp ch
bin bó mớa lm thc n cho bũ theo quy trỡnh cụng ngh nh sau:
Thõn mớa ti (l nguyờn liu ca nh mỏy ng) c bm nh ộp
ly ng, sau ú phn bó mớa (l cht thi c
a nh mỏy ng) cú m ban
u l 50-55% c a v men bng m URấ v r mt. Sau t 1 n 3
thỏng t cht lng c em vo ỏnh ti v sy lm thc n cho bũ.







Hình 1.1 Sơ đồ công nghệ chế biến bã mía làm thuéc ăn cho đại gia súc
1.3.Tỡnh hỡnh nghiờn cu v ng dng mỏy sy trong sn sut thc n
chn nuụi cho i gia sỳc trờn th gii.
Trong cụng ngh sn xut thc n cho i gia sỳc theo phng phỏp cụng
nghip, cụng on lm khụ thc n v bo qun cú vai trũ quan trng v nh
hng rt nhiu ti cht lng thc n cng nh cỏc iu kin s dng. Ch
lm khụ v gii phỏp k thut thc hin cỏc ch lm khụ thc n cho bũ quyt
Thõn mớa ti Bm nh ẫp ly ng
Bó mớa
men bng
URấ v r mt
ỏnh ti
Sy khụ
Lm mỏt úng gúi

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 tr
ống 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 ch
ế 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 đ
i 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.


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
1
2
3
4
5
6
quay tr li hũa trn vi khớ khụng khớ vo lm tỏc nhõn sy nờn tit kim
nng lng. Nng sut ca mỏy sy cú th sy ti 20tn nguyờn liu/h, nng
lng tiờu hao 200 Kw.h/T

Hình 1.7 S nguyờn lý mỏy sy trống quay ba vòng dùng
bộ trao đổi nhiệt hơi nớc
1. cửa cấp liệu, 2. Bích lắp ghép, 3. Cửa cấp tác nhân sấy, 4. Giàn trao đổi nhiệt, 5. Đờng
xả hơi nớc, 6. Buồng thu tác nhân, 7. Máy sấy ba vòng, 8. Cửa thu sản phẩm, 9 Cyclon thu
sản phẩm 10. Khí hồi lu lại máy sấy, 11. Vỏ bao kín.
1.3.3 Mỏy sy liờn tc phõn ly cp nhit trc tip bng u t du
Vt liu vo mỏy sy cú di khong 10-50mm. Chuyn ng ca
trng thụng qua v ngoi cú gn bỏnh rng. Nguyờn liu i vo trng sy tip
sỳc vi dũng khớ cú tc cao v nhit cao (Nhit cao t ti 600-900
o
C). Nhit khụng khớ tip sỳc qua cỏc hnh trỡnh ti ng tõm l 400-600
o
C
ng th 2 l 150-200
o
C v ti ng ngoi cú nhit 135-150 v nhit ca
khớ thi ra l 900-110
o
C thi gian vt liu lu trong ton b h thng sy l
30- 90 giõy, Tn tht dinh dng tng i thp
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

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
2
1
3
4
5
6

Hình 1.9 ảnh máy sấy phân ly của Đài Loan


Hỡnh 1.10 S nguyờn lý cấu tạo máy sy phân ly dùng đốt dầu trực
tiếp có dùng khí thải hồi lu
1. Buồng đốt, 2. Cửa cấp liệu, 3. Máy sấy trống quay ba vòng, 4.Buồng nắng sản phẩm, 5. Vít
tải , 6. Bộ truyền động, 7. Khí tải , 8. Đờng hồi li khí thải.
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 c
ửa (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
o
C sau đó đi ra trống hai và trống thứ ba rồi qua hệ thống Cyclon
nóng còn khí thải có nhiệt độ 90-110

o
C mang theo hơi ẩm thải ra môi trường.
Sản phẩm sau sấy có nhiệt độ 80
o
C 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 tu
ổi 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
cấ
p 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
TT Thiết bị s
ấy Năng suất Tiêu hao năng
lượng
Nhiệt độ
sấy
Thời gian
sấy
1 Thiết bị sấy
trống qau 1 vòng
(Φ450mm)
113kg/h 1.324Kcal/kgH2O 195(
o
C) 6 phút
2 Thiết bị sấy sàn
(1m
2
)
22kg/mẻ 1.296 Kcal/kgH2O 120(
o
C) 13
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 vớ
i 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.
CHNG 2
I TNG V PHNG PHP NGHIấN CU
2.1 i tng nghiờn cu
phự hp vi quy mụ sn xut v vn u t ca cỏc c s sn xut
thc n cho bũ Vit Nam tụi chn mỏy sy kiu phõn ly nghiờn cu.
Bc u tớnh toỏn thit k v ch to 01 mỏy sy phõn ly nng sut 2t/h, và
các thiết bị phụ trợ.

1
2
3
4
5
6
7


Hỡnh 2.1 S cu to h thng mỏy sy bó mớa lm thc n cho i gia
sỳc kiu phân ly
1, Buồng đốt . 2, Cửa cấp liệu. 3,Trống sấy ba vòng. 4 Cyclon thu sản phẩm. 5 Quạt hút.
6, Van thu sản phẩm. 7, Van xả sản phẩm không đạt
Thc n cho bũ l bó mớa ca nh mỏy ng sau khi a v men t
1 n 3 thỏng cú m ban u l 68% c a vo mỏy sy thựng quay ba
vũng tun hon gim m ca nguyờn liu xung cũn 13%. Nhit tỏc
nhõn sy a vo rt cao t 600- 700
o
C trong khi ú yờu cu sn phm sau
khi sy phi gi c mựi c trng ca bó mớa 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
đị
nh 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 t
ố, 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 mẫ
u máy trên thực tế sản xuất và kinh
nghiệm của các chuyên gia trong ngành.



CHNG 3
TNH TON THIT B SY PHN LY
3.1 Tớnh toỏn nhit cho quỏ trỡnh sy v chn kớch thc mỏy sy.
Bi toỏn c t ra cho ti l ch to mt thit b sy, m bo cú
nng sut 2000 kg/h.
- m ban u ca nguyờn liu w
1
= 68%
- m trung bỡnh ca sn phm w

2
= 13 0.5
- Thụng s ngoi tri t
0
= 20
0
C;
0
= 85%.
3.1.1. Lng nc cn bay hi:
Ta tớnh cho nng sut 2000kg SP/h
W = G
2

hkg /5,3473
68100
1368
2000
WƯ100-Ư
WƯ-WƯ
1
21
=


=
(3-1)
Khi ú khi lng nguyờn liu cp vo h thng sy G
1
= 2000 + 3473,5

= 5473,5kg/h.
3.1.2. Chn nhit tỏc nhõn sy.
i vi cụng ngh thiết bị sấy kiểu trống quay ba vòng tuần sấy bã mía
làm thức ăn cho bò hoặc sấy cỏ tơi do yờu cu cụng ngh trỏnh vic mt
mỏt mt s loi Vitamin trong thc n nhy cm vi nhit. Theo kinh nghim
tvhc t ta chn tỏc nhõn sy 600
o
C. Nhit khi thi ra khong 110
0
C v
m khớ thi
2
(60 5)%. m bo vic sy an ton sn phm sy
khụng b chỏy v bin i v dinh dng thỡ thi gian nguyờn liu tip sỳc
trong vựng nhit 600
o
C l rt ngn.
3.1.3. Tớnh toỏn quỏ trỡnh sy lý thuyt.
- Thụng s ngoi tri
0
= 85%; t
0
= 20
0
C
Khi ú: d
o
= 0,01342kg/kgKK
I
0

= 0,0269KJ/kgK
- Entanpi ca khụng khớ khi vo HTS. I
1
v m tng i
1
. Cú th
xỏc nh I theo biu I-d song cng cú th tớnh theo cụng thc.
I
1
= 1,004t
1
+ d
o
(2500 + 1,842t
1
) (3-2)
= 1,004.600 + 0,01342 (2500 + 1,842.600) = 677,545kJ/kgKK.
- Để tính độ ẩm tương đối ϕ
1
trước hết ta tính phân áp suất bão hoà.
P
b1
= exp
81,1250
6005,235
42,4026
12exp
5,235
4,4026
12

1
=
⎭
⎬
⎫
⎩
⎨
⎧
+
−=
⎭
⎬
⎫
⎩
⎨
⎧
+
−
t
bar (3-3)
Khi đó độ ẩm tương đối là:
ϕ
1
=
%00154,0
)01242,0621,0(81,1250
01242,0.
750
745
)621,0(1

.
0
=
+
=
+ dPb
dB
o
(3-4)
- Thông số tác nhân sau quá trình sấy lý thuyết. L−îng ch÷a Èm d
20
và
độ ẩm tương đối ϕ
20
có thể xác định bằng đồ thị nhờ cặp thông số (I
2
; t
2
) trong
đó I
2
=I
1
đã biết, tuy nhiên có thể tính theo công thức.
d
20
= d
0
+
110.842,12500

)110600(0269,1
01242,0
)()(
2
210
+
−
+=
−
t
ttIdCd
x
(3-5)
= 0,01242 + 2,4833 =2,4957 kg ẩm /kgKK.
- Để tính độ ẩm tương đối của TNS sau quá trình sấy chúng ta tính
phân áp bão hoà của hơi nước ở nhiệt độ t
2
= 110
0
C.
P
b2
= exp
bar
t
4102,1
1105,235
42,4026
12exp
5,235

4,4026
12
2
=
⎭
⎬
⎫
⎩
⎨
⎧
+
−=
⎭
⎬
⎫
⎩
⎨
⎧
+
−
(3-6)
Khi đó:
ϕ
20
=
%06,17
)198602,0621,0(4102,1
198602,0.
750
745

)621,0(
202
20
=
+
=
+ dP
Bd
b
(3-7)
Điều này cho phép ta tăng năng suất hoặc giảm lưu lượng quạt sấy.
- Lượng không khí lý thuyết dïng cho bèc h¬i mét kg h¬i n−íc
l
o
= kgKK
dd
3710.5
01242,0198602,0
11
020
=
−
=
−
(3-8)
- Lượng không khí lý thuyết dïng cho bèc h¬i mét giê
Lo = l
o
. w = 5.3710 x 3473,5 = 18462,816 kg KK (3-9)

3.1.4. Tớnh toỏn quỏ trỡnh sy thc.
Xỏc nh vn tc vận tốc lơ lởng vận tốc bay của vt liu sy V
e,
Nu tác nhân chuyển động t di lờn vi vn tc V
k
thỡ vt liu đứng
yên. Ch khi V
k
> V
e
thỡ khi ú vt liu s chuyn ng theo vn tc V
k
- V
e

v c cun i lờn.
T phng trỡnh cõn bng tr lc ca vt liu sy ta cú:
g
Uldtddd
KKv
24
)(
6
2
3




=

+

(3-10)
õy d
dt
ng kớnh tng ng ca ht. õy d
dt
= 3.10
-3
m


k;

k
- khi lng riờng ca bó v tỏc nhõn.
iu kin t =
30
/564,0;355
2
110600
mkgC
k
==
+


v
k
= 23,295 . 10

-6
m
2
/s.

v
= 420kg/m
3
. Khi lng riờng ca bã mía khụ 13%
- H s ma sỏt ph thuc vo hỡnh dỏng v c v
e
.
Phng trỡnh trờn cú th vit di dng khụng thng xuyờn.
F
e
=
3
2
1
3
Re.
3
4

=
ar
(3-11)
Ta tin hnh tớnh cỏc chun trng phng trỡnh thứ nguyờn từ ú
tớnh h s trao i nhit .
F

e
= d
td
84,7
564.0)10.295,23(3
)5644,0420(81,9.4
10.2
3
)(4
3
26
3
3
2
=

=




KK
KV
v
g


(3-12)
õy ta ly d
td

= 0,003 m vỡ kớch thc ca sn phm l 3mm
- Tớnh chun Nuxen.
Nu = 0,4 (F
e
)
0,9
= 0,43 (Ar)
0,3
(3-13)
Tớnh theo Feụrore.
Nu = 0,4 . 7,84
0,9
= 2,55
Tra bng khụng khi khớ 355
0
C cú
K
= 9,94. 10
-2
W/mK.
H s truyn nhit s l:
α =
oKhmkcal
d
N
td
Ku
2
3
2

/49,84
10.3
10.94,9.55,2
.
==
−
−
λ
(3-14)
- Diện tích trao đổi nhiệt của vật liệu sấy.
F =
hm
d
G
rtd
/9523
420.10.3
2000.66
2
3
==
−
ρ
(3-15)
- Vận tốc lơ lửng xác định bằng công thức:
V
e
= 2,76
sm
d

k
v
/12,4
564,0
10.3.420
.76,2
3
max
==
−
ρ
ρ
(3-16)
- Thời gian sấy:
t =
s
F
L
6,82
9523.4,84
81,18462.3600
.
.3600
0
==
α
(3-17)
Do vật bay theo phương ngang nên phần có kích thước nhỏ nhẹ dễ khô
sẽ bay ra nhanh hơn còn phần có kích thước lớn có độ ẩm cao sẽ lưu lại trong
trống sấy lâu hơn và chỉ khi đã khô thì khối lượng riêng mới nhẹ và vật liệu

mới ra ngoài trống sấy.
- Vận tốc tác nhân sấy:
V
k
= 1,25V
e
= 1,25. 4,12 = 5,15m/s.
- Trong thực tế sấy ta chọn tổng chiều dài của ba trống sấy là 36m.
Đường kính ống sấy trong chọn 0,8m là do chúng ta chỉ cho tác nhân có nhiệt
độ cao tiếp súc với vật liệu trong thời gian ngắn chỉ vài phần giây còn đường
kính trống ngoài là 2400mm.
3.1.5. Tính toán tổn thất nhiệt trong quá trình sấy:
Thiết bị sấy là ống hình trụ tròn làm từ thép dày 0,006m. Ngoài bảo ôn
bông thuỷ tinh dày 5cm, ngoài cùng bọc tôn tráng kẽm dày 0,5mm.
+ Phía trong ống sấy có nhiệt độ sấy t
f
= c
0
130
2
110150
=
+

Có dòng tác nhân chạy với tốc độ 5,15m/s.
+ Phía ngoài là môi trường có trao đổi nhiệt tự nhiên t
0
= 20
0
C

Hệ số dẫn nhiệt của sắt là λ
1
= λ
3
= 71,57W/mK
Hệ số dẫn nhiệt của bông thuỷ tinh λ
2
= 0,13 W/mK
Hệ sổ truyền nhiệt K =
21
1
1
1
1
αλ
δ
α
=∑+
n
(3-18)
Trong ống sấy V
k
= 17,46m/s
Khi đó: α
1
= 7,5.V
0,78
= 7,5.17,46
0,78
= 130,95w/m

2
K
Phía ngoài ống sấy ta tính tương đối với V
gío
= 1m/s
Khi đó α
2
= 6,15 + 4,17V = 6,15 + 4,17 = 10,32W/m
2
K
Ta tìm được.
K =
32,10
1
58,71
005,0
12,0
05,0
58,71
0005,0
95,130
1
1
++++
=1,87139 (3-19)
Giải hai bài toán thương lượng.
q
1
= 1,715 (102,5 - t
w

1)
1,333
(3-20)
q
2
=
2
W
1
W
3
2
1
1
(
32
tt −
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
++
δ
λ
δ
λ

δ
λ
(3-21)
q
3
= 1,715 (t
W2
- 20)
1,333
(3-22)
Ta tìm ra được.
- Nhiệt độ mặt trong của ống sắt t
w1
= 93,289
0
C.
- Nhiệt độ mặt ngoài của ống sấy t
w2
= 49,076
0
C.
- Mật độ dòng nhiệt q = 154, 1W/m
2

o
K
- Diện tích HTS tiếp xúc với môi trường, qua dây có sự mất nhiệt ra
môi trường xung quanh.
+ Ống sấy φ 2400 dài 13m F
1

= 2,4Π.12 = 90,432m
2
+ Ống ống thu và cyclon = 92,3m
2

Như vậy diện tích bao che HTS:
F = F
1
+ F
2


= 182,748m
2
Như vậy tổn thất nhiệt ra môi trường bằng:
Q
mt
= q.F = 154,1 . 182,748 = 26390w (3-23)
Khi tính theo lượng ẩm ta có.
q
mt
=

kgamkJ
Q
m
/49,103
918¦
26390.6,3
W¦

.6,3
==
ẩ
(3-24)
* Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi q
v
Nhiệt độ vật liệu sấy sau quá trình sấy t
v2
ta lấy theo điều kiện t
v2
= t
2
-
(5÷ 10
0
C). Ở đây ta lấy t
v2
= 80 - 10 = 70
0
C vì thời gian sấy ngắn
Nhiệt dung riêng của vật liệu sấy tính theo công thức.
C = 1,550 + 0,0263w (3-25)
Giả sử trước làm bã mía có độ ẩm W = 13%.
Như vậy.
C = 1,55 + 0,0263.13= 1,8919 kJ/kgK (3-26)
Khi đó:
q
v
= kgkJ
ttvCG

ov
/36,65
5,3473
)2080.(8919,1.2000
W¦
)(.
22
=
−
=
−
ẩm (3-27)
- Nhiệt lượng có ích:
q
1
= T
2
- C
a
tv
1
= (2500 + 1,842 t
2
) - 4,1868.20
= 2500 + 1,842.80 - 83,736 = 2563,6 kJ/kgẩm
- Tổng tổn thất nhiệt ∆.
∆ = Ca.Tv1 - q
v
- q
nt

(3-28)
= 4,1868.20 – 211,819 – 103,49 = - 231,57kJ/kgẩm

- Tổng tổn thất do tác nhân sấy mang đi:
q
2
= l
0
. C
pk
(t
2
- t
0
) = 5,37 . 1,004 (80- 20) = 323,48 kJ/kg ẩm (3-29)
Tổng nhiệt lượng theo tinh toán.
q' = q
m
+ q
v
+ q
1
+ q
2
(3-30)
= 103,49 + 65,36 + 2563,6 + 323,48 = 3202,5kJ/kg ẩm
=766,39kcalo/kgẩm
- Entanpi I
2
tính theo công thức: