ĐÁNH GIÁ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY SẤY VÀ MÁY SÀNG TRONG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT THỨC ĂN VIÊN NĂNG SUẤT 1000 KGH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ĐÁNH GIÁ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY SẤY VÀ MÁY SÀNG
TRONG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT THỨC ĂN VIÊN NĂNG
SUẤT 1000 KG/H

Họ và tên sinh viên: NGUYỄN VĂN DẦN
CAO THIÊN HẢI
Ngành: CƠ KHÍ BẢO QUẢN CHẾ BIẾN
NÔNG SẢN THỰC PHẨM
Niên khóa: 2005 - 2009

Tháng 07 /2009


ĐÁNH GIÁ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY SẤY VÀ MÁY SÀNG TRONG
DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT THỨC ĂN VIÊN NĂNG SUẤT 1000 KG/H

Sinh viên thực hiện

NGUYỄN VĂN DẨN
CAO THIÊN HẢI

Khóa luận được trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng kỹ sư ngành
Cơ khí Bảo Quản Chế Biến Nông Sản Thực Phẩm

Giáo viên hướng dẫn :
Tiến sĩ Bùi Ngọc Hùng

Tiến sĩ Lê Anh Đức

Tháng 07 năm 2009
i


LỜI CẢM ƠN
Để đạt được những thành quả như ngày hôm nay chúng tôi vô cùng biết ơn :
Công ơn sinh thành của cha mẹ, sự quan tâm lo lắng và động viên của mọi
thành viên trong gia đình, đã tạo điều kiện cho chúng tôi yên tâm học tập và có được
kết quả như ngày hôm nay.
Trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu để hoàn thành luận văn này, chúng
em đã nhận được sự giúp đỡ rất tận tình của những người thầy, người cô trong khoa
Cơ khí – Công nghệ, các thầy cô giáo trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí
Minh.
Đặc biệt đối với thầy TS. Lê Anh Đức và thầy TS. Bùi Ngọc Hùng, những
giảng viên khoa Cơ khí – Công nghệ trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí
Minh. Chúng em xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến các thầy – những
người đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp đỡ chúng em trong suốt thời gian thực
hiện luận văn.
Chúng em xin cảm ơn tới toàn thể công nhân trang trại chăn nuôi Trần Quốc
Toản huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu.
Cảm ơn tập thể lớp DH05CC và các bạn thân đã cùng chúng tôi chia sẽ mọi
niềm vui, nỗi buồn trong suốt quá trình sinh hoạt và học tập.
Sinh viên
Nguyễn Văn Dần
Cao Thiên Hải

ii

TÓM TẮT
Đề tài nghiên cứu : “ Đánh giá hoạt động của máy sấy và máy sàng trong
dây chuyền sản xuất thức ăn viên năng suất 1000 kg/h ” đã được thực hiện tại nhà
máy sản xuất thức ăn gia súc của trang trại chăn nuôi Trần Quốc Toản huyện Tân
Thành, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu từ ngày 03/2009 đến ngày 06/2009.
Mục đích chính của đề tài nhằm nghiên cứu, khảo nghiệm, kiểm tra, đánh giá và
có những biện pháp khắc phục, cải tiến, để góp phần :
- Nâng cao hiệu quả hoạt động của các máy.
- Tăng chất lượng sản phẩm.
Các kết quả đã đạt được như sau :

* Đối với máy sấy :
- Năng suất máy phù hợp với yêu cầu công nghệ của dây chuyền.
- Ẩm độ, nhiệt độ và kể cả độ bền thức ăn viên đảm bảo được yêu cầu của thức
ăn chăn nuôi, cũng như đáp ứng nhu cầu sản xuất.
- Nghiên cứu và đã tính toán lại bộ phận trao đổi nhiệt của máy sấy.
* Đối với máy sàng :
Nhìn chung máy sàng làm việc tốt, năng suất máy phần nào đáp ứng được yêu
cầu phục vụ. Tuy vậy máy sàng vẫn còn tồn tại một số những hạn chế sau :
- Hiệu suất phân loại viên chưa cao, chưa đảm bảo để phân loại cho tất cả các
loại viên.
- Máy làm việc không liên tục hay bị gián đoạn.
Vì vậy chúng tôi đã nghiên cứu và tính toán thiết kế lại máy sàng với năng suất
2 tấn/h cao hơn năng suất hiện tại của máy.

iii


SUMMARY

The title of the thesis is “ Evaluating the operating of dryer and sieve in the
production line of tablet pet food with the capacity of 1000kg/hours ”. It is done at
the feedstuff factory of Tran Quoc Toan’s farming in Tan Thanh district, Ba Ria –
Vung Tau province from March to June, 2009.
The main purposes of thesis is the studying, testing, evaluating of two machines and
bringing out the solutions and improvements that contribute to :
- Enhance the operative effect of these machines.
- Increase the quality of products.
The results have been achieved :
* For the dryer
- The machine capacity is suitable for technological requests of the production line.
- Moisture, temperature, strength of tablet feedstuff assure requests of feedstuff, as
well as production requirements.
- Rehandle and recalculate heat exchanger of the dryer.
* For the sieve
The sieve as the whole works well, capacity serves somewhat requirements. However,
it is in being shortcomings such as :
- The classificational tablet yield is not high, and it does not assure the classification
for all tablet.
- Machine works uncontinuously.
So we rehandled and recalculated the sieve with the capacity of 2 tons/hours more than
that capacity at the present.

iv


MỤC LỤC
Trang
Trang tựa

i

Lời cảm ơn

ii

Tóm tắt

iii

Mục lục

v

Danh sách các hình

ix

Danh sách các bảng

x

CHƯƠNG 1.MỞ ĐẦU

1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

2

1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

2

CHƯƠNG 2.TỔNG QUAN

3

2.1 Nguyên liệu đi vào sấy và sàng

3

2.1.1 Ẩm độ viên

3

2.1.2 Độ bền và độ cứng của viên

3

2.1.3 Kích thước của viên

3

2.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng của viên

3

2.1.5 Ưu điểm của thức ăn viên

4

2.2 Các vấn đề về sấy

5

2.2.1 Mục đích của việc sấy

5

2.2.2 Các thông số cơ bản về tác nhân sấy

5

2.2.2.1 Không khí ẩm

5

2.2.2.2 Tổn thất trong quá trình sấy

6

2.2.2.3 Các thông số của quạt cung cấp

8

2.2.3 Hiệu suất trao đổi nhiệt của thiết bị và tính toán ống calorife

8

2.2.3.1 Hiệu suất trao đổi nhiệt của thiết bị

8

2.2.3.2 Tính toán ống calorife

9
v


2.3 Các vấn đề về sàng

10

2.3.1 Mục đích của sàng

10

2.3.2 Các nguyên lí cơ bản về sàng

10

2.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sàng

11

2.3.3.1 Thành phần độ hạt của vật liệu

11

2.3.3.2 Độ ẩm của vật liệu

11

2.3.3.3 Đặc tính chuyển động của mặt sàng

12

2.3.3.4 Hình dạng và kích thước lỗ sàng

12

2.3.3.5 Độ dốc của mặt sàng

12

2.3.3.6 Biên độ và tần số chấn động của khung

12

2.3.3.7 Lượng vật liệu cấp vào sàng

12

2.3.4 Hiệu suất của sàng

13

2.3.5 Máy sàng lắc phẳng

13

2.3.5.1 Sơ đồ cấu tạo các loại sàng lắc phẳng

13

2.3.5.2 Chuyển động tương đối của hạt trên sàng

14

2.3.5.3 Hạt nhảy lên khỏi sàng

14

2.3.5.4 Các thông số cơ bản của sàng lắc phẳng

15

2.3.5.5 Năng suất của máy sàng lắc phẳng

16

2.3.5.6 Công suất chi phí

16

2.3.5.7 Những thông số chủ yếu của máy sàng có chuyển động tịnh tiến

17

2.3.5.8 Chế độ động học của hạt trên lưới sàng nghiêng dao động dọc theo đường
thẳng nằm ngang và đường thẳng nằm nghiêng

18

2.4. Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước

19

2.4.1. Trong nước

19

2.4.2. Ngoài nước

20

CHƯƠNG 3.PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN

23

3.1 Phương pháp nghiên cứu

23

3.1.1 Nghiên cứu lí thuyết

23

3.1.2 Nghiên cứu thực nghiệm

23

3.1.2.1 Dụng cụ và phương pháp đo

23
vi


3.1.2.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm và sử lí số liệu

25

CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

26

4.1 Tìm hiểu hoạt động dây chuyền sản xuất thức ăn viên của nhà máy. Nghiên cứu kết
cấu, nguyên lí làm việc của các máy

26

4.1.1 Máy sấy

27

4.1.1.1 Cấu tạo

27

4.1.1.2 Nguyên lí hoạt động

28

4.1.2 Máy sàng

28

4.1.2.1 Cấu tạo

28

4.1.2.2 Nguyên lí hoạt động

29

4.2 Khảo nghiệm, đánh giá chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của các máy

29

4.2.1 Máy sấy

30

4.2.1.1 Mục đích khảo nghiệm

30

4.2.1.2 Các kết quả thu thập trong quá trình khảo nghiệm

30

4.2.1.3 Ý kiến thảo luận

36

4.2.2 Máy sàng

36

4.2.2.1 Mục đích khảo nghiệm

36

4.2.2.2 Các kết quả thu thập trong quá trình khảo nghiệm

36

4.2.2.3 Ý kiến thảo luận

41

4.3 Tính toán thiết kế một số bộ phận chưa đạt yêu cầu

41

4.3.1 Tính toán thiết bị trao đổi nhiệt

41

4.3.2 Tính toán thiết kế sàng

47

4.3.2.1 Các thông số động học của sàng

47

4.3.2.2 Tính toán kích thước và sự phân bố lỗ sàng

47

4.3.2.3 Tính vận tốc và số vòng quay

48

4.3.2.4 Tính tốc độ gia tốc của sàng khi nó chuyển động theo quy luật điều hòa

50

4.3.2.5 Chuyển động tương đối của hạt trên sàng

51

4.3.2.6 Hạt nhảy lên khỏi sàng

52
vii


4.3.2.7 Tính khối lượng vật liệu trên sàng

53

4.3.2.8 Tính công suất động cơ

53

Chương 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

55

5.1 Kết luận

55

5.2 Đề nghị

55

TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC

viii

DANH SÁCH CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1

Biểu diễn trạng thái không khí ẩm trên giản đồ I - d

6

Hình 2.2

Các dạng máy sàng lắc phẳng

Hình 2.3

Sơ đồ tác dụng lực ở khoảng phải để xác định điều kiện nhảy của hạt khỏi

13

bề mặt sàng

15

Hình 2.4

Dây chuyền sản xuất thức ăn gia súc dạng viên năng suất 5-6 tấn/h

21

Hình 2.5

Dây chuyền sản xuất thức ăn gia súc dạng viên năng suất 7 tấn/h

22

Hình 4.1

Cấu tạo máy sấy làm nguội

28

Hình 4.2

Cấu tạo của máy sàng phân loại

29

Hình 4.3

Thể hiện ẩm độ được đo ở các góc trước khi vào máy sấy

31

Hình 4.4

Thể hiện ẩm độ được đo ở các góc sau khi vào máy sấy

31

Hình 4.5

Cấu tạo bộ trao đổi nhiệt Calorife

34

Hình 4.6

Cấu tạo bộ trao đổi nhiệt Calorife thiết kế

41

Hình 4.7

Phân bố lỗ sàng

48

Hình 4.8

Sự chuyển động của hạt sản phẩm trên lưới sàng

50

ix


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Trang
Bảng 2.1 Bảng trị số qr đối với sàng làm sạch

18

Bảng 4.1 Ẩm độ viên thức ăn trước khi vào máy sấy

31

Bảng 4.2 Ẩm độ viên thức ăn sau khi vào máy sấy

31

Bảng 4.3 Nhiệt độ viên thức ăn trước khi vào máy sấy, trong buồng sấy, sau khi sấy
và chỉ tiêu độ bền

32

Bảng 4.4 Hiệu suất máy sàng

38

Bảng 4.5 Thời gian chuyển động của viên trên lưới

38

Bảng 4.6 Kết quả khảo nghiệm viên trước khi vào sàng

39

Bảng 4.7 Giá trị phần trăm trên từng sàng

39

Bảng 4.8 Kết quả khảo nghiệm viên sau khi sàng

40

Bảng 4.9 Giá trị phần trăm trên từng sàng

40

Bảng 4.10 Khối lượng độ sót sau khi phân loại

40

x


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Cùng với sự phát triển của các lĩnh vực trong nền kinh tế, ngành chăn nuôi ở
nước ta được đưa lên thành một ngành sản xuất chính trong nông nghiệp. Nông nghiệp
là mặt trận hàng đầu trong nền kinh tế nhà nước, trong đó sản xuất chăn nuôi góp một
phần quan trọng trong sản xuất nông nghiệp.
Với sự phát triển của ngành chăn nuôi, việc cải tiến và đổi mới các trang thiết
bị, máy móc, là điều hết sức cần thiết và cấp bách. Đó cũng chính là một trong những
biện pháp giải quyết vấn đề chất lượng thức ăn - sự sống còn của các cơ sở sản xuất
thức ăn gia súc. Đồng thời đáp ứng nhu cầu về số lượng đang ngày càng tăng.
Thức ăn chăn nuôi tồn tại ở 2 dạng : bột và viên. Thức ăn dạng viên có nhiều ưu
điểm hơn so với thức ăn bột như : bảo quản được lâu hơn, vận chuyển và sử dụng
thuận tiện hơn, giá trị dinh dưỡng cao hơn, độ đồng đều lớn. Do có nhiều ưu điểm nên
thức ăn viên ngày nay được sử dụng trở nên phổ biến hơn trong chăn nuôi trâu bò, heo,

gà, vịt, và nhiều loại gia súc, gia cầm khác.
Trong dây chuyền chế biến thức ăn viên không thể thiếu hai loại máy : máy sấy
và máy sàng phân loại. Máy sấy là thiết bị có tác dụng làm giảm ẩm độ và nhiệt độ của
viên sau khi viên ra khỏi máy ép viên. Máy sàng phân loại là thiết bị dùng để phân loại
viên thành phẩm, làm tăng độ đồng đều của viên thành phẩm, là một trong những yếu
tố quan trọng trong quá trình bảo quản và sử dụng. Cho nên trong dây chuyền chế biến
thức ăn chăn nuôi không thể thiếu máy sấy và máy sàng phân loại.
Trước tình hình như vậy, chúng em mong muốn được nghiên cứu tìm hiểu dây
chuyền sản xuất thức ăn dạng viên, tìm hiểu kết cấu, các thông số kĩ thuật, đánh giá và
có những biện pháp khắc phục, cải tiến các nhược điểm còn tồn tại các máy hiện tại đã
lắp đặt ở dây chuyền sản xuất thức ăn gia súc Trần Quốc Toản xã Châu Pha - huyện
Tân Thành - Tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu.
1


Trên cơ sở đó, được sự đồng ý của ban chủ nhiệm khoa Cơ khí - Công nghệ,
dưới sự hướng dẫn của thầy TS. Bùi Ngọc Hùng và thầy TS. Lê Anh Đức, chúng em
tiến hành thực hiện đề tài :
ĐÁNH GIÁ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY SẤY VÀ MÁY SÀNG TRONG DÂY
CHUYỀN SẢN XUẤT THỨC ĂN VIÊN NĂNG SUẤT 1000 KG/H
Vì đây là lần đầu tiên ứng dụng kiến thức vào thực tế, còn hạn chế nhiều mặt:
Khả năng kiến thức, tài liệu tham khảo, thời gian, kinh nghiệm thực tế … chắc hẳn
luận văn này còn rất nhiều thiếu sót. Chúng em mong quý thầy cô, bậc đàn anh và các
bạn chỉ dạy những sai sót cùng những kinh nghiệm quý báu. Mong nhận được ý kiến
đóng góp để luận văn được hoàn chỉnh hơn.
1.2. Mục tiêu nghiên cứu
1.2.1.Tìm hiểu hoạt động dây chuyền sản xuất thức ăn viên của nhà máy, kết cấu,
nguyên lí làm việc, các thông số kĩ thuật của máy sấy và máy sàng trong dây chuyền
này.
1.2.2. Khảo nghiệm và đánh giá các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của máy sấy và máy

sàng phân loại.
• Năng suất máy
• Chi phí điện năng riêng
• Hiệu suất bộ trao đổi nhiệt của máy sấy
• Tốc độ sấy
• Chất lượng phân loại của sàng
• Chất lượng sản phẩm sau khi qua công đoạn sấy và sàng phân loại
1.2.3.Tính toán thiết kế lại các bộ phận chưa đạt yêu cầu của máy sấy và máy sàng.
1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Với những nghiên cứu, khảo nghiệm, kiểm tra, đánh giá và có những biện pháp
khắc phục, cải tiến, đề tài này sẽ góp phần :
- Nâng cao hiệu quả hoạt động của các máy.
- Tăng chất lượng sản phẩm.
Những yếu tố này góp phần làm giảm chi phí sản xuất nhưng vẫn đảm bảo chất
lượng thức ăn chăn nuôi theo yêu cầu.

2


Chương 2
TỔNG QUAN
2.1. Nguyên liệu đi vào sấy và sàng
2.1.1. Ẩm độ viên
Độ ẩm viên có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình sấy và sàng. Sau khi ra khỏi
máy ép viên, thường thì các viên có ẩm độ khá cao. Độ ẩm cao sẽ làm cho các cục vật
liệu bé liên kết với nhau thành cục lớn, bám vào bề mặt của hạt lớn và dính kết vào
máng sàng gây ách tắc mà không lọt qua sàng được, đồng thời làm bít các lỗ lưới lại
nên hiệu suất sàng sẽ giảm đi.
2.1.2. Độ bền và độ cứng của viên thức ăn
™ Độ cứng của viên ép có vai trò quan trọng. Tùy theo đường kính của viên mà

độ cứng vững được đánh giá qua lực phá vỡ viên.
• Đường kính của viên đến 4 mm chịu lực phá vỡ 50 N
• Đường kính của viên đến 6 mm chịu lực phá vỡ 60 N
• Đường kính của viên đến 8 mm chịu lực phá vỡ 80 N
™ Viên phải có độ bền, chịu được rung động.
™ Viên cần có độ đồng đều cao.
2.1.3. Kích thước của viên
Các viên tạo ra có dạng hình trụ, lăng trụ hoặc viên trụ định hình. Các viên làm
thức ăn gia súc có đường kính 2,5 ÷ 8 mm, đôi khi tới 14 mm. Độ dài của viên được
xác định phụ thuộc vào đường kính viên. Thường tỷ lệ giữa độ dài viên và đường kính
của viên là (1,3 ÷ 1,4):1. Theo yêu cầu của chăn nuôi, đường kính của viên cho gia
cầm mới nở, tôm cá từ 1,5 ÷ 2,5 mm, cho gà 3 ÷ 5 mm, cho heo 4 ÷ 8 mm, cho bê từ
6 ÷ 8 mm, cho đại gia súc tới 14 mm và có thể lớn hơn.
2.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng viên
™ Các yếu tố về mặt sinh học
- Nguồn gốc và các loại nguyên liệu chế biến khác nhau
3


• Tinh bột : càng nhiều càng thuận lợi cho quá trình tạo viên, có thể nâng
cao nhiệt độ cao hơn 750C và ẩm độ cao hơn 17%.
• Prôtein : thuận lợi cho việc tạo thành dạng hạt nhưng không cho phép
nhiệt độ quá cao.
o Xenlulo : khó nén ép
o Chất khoáng : thường số lượng ít, khó kết dính
o Chất béo : dễ dàng tạo hạt
• Hơi nước, nước mật, rỉ đường thường được sử dụng như là chất kết dính
cần thiết.
- Các yếu tố về chất lượng nguyên liệu.
- Ảnh hưởng của độ ẩm : thức ăn phải có độ ẩm không quá 14%.

™ Các yếu tố vật lí
- Tỷ trọng của nguyên liệu : càng lớn tạo hạt càng dễ dàng hơn.
- Kích thước của bột nghiền cho việc ép viên : các hạt bột càng lớn thì càng ảnh
hưởng đến hình dạng của viên.
- Hạt càng lớn thì yêu cầu thời gian giữ trong máy càng lâu hơn.
- Nếu trộn không đều thì chất lượng viên không đạt yêu cầu.
2.1.5. Ưu điểm của thức ăn viên
So với thức ăn bột, thức ăn viên có các ưu điểm sau :
- Bảo quản được lâu hơn, thể tích chiếm chỗ giảm từ 2 ÷ 4 lần so với thức ăn
bột.
- Vận chuyển dễ dàng, không bị phân lớp trong quá trình vận chuyển.
- Sử dụng cho ăn thuận lợi, đặc biệt đáp ứng với sinh lí của gia cầm, vệ sinh
thức ăn, tạo điều kiện tốt cho cơ giới hoá.
- Giá trị dinh dưỡng cao, độ đồng đều lớn.
- Giảm hao hụt khoảng 8% so với thức ăn bột khi cho ăn.
- Thức ăn được hấp chín 25% so với thức ăn bột nên khả năng tiêu hóa cao hơn,
giúp cho gia súc tăng trọng nhanh.
- Tránh được nhược điểm : dễ hút ẩm ở thức ăn bột.
2.2. Các vấn đề về sấy
2.2.1. Mục đích của việc sấy
4


Là phương pháp làm khô nhân tạo, dùng tác nhân sấy để thổi qua lớp vật liệu
làm bốc ẩm vật liệu. Với mục đích làm giảm ẩm độ và nhiệt độ của vật liệu sấy xuống.
2.2.2. Các thông số cơ bản về tác nhân sấy
2.2.2.1. Không khí ẩm
- Độ ẩm tương đối : là tỉ số giữa mật độ hơi nước ρ a chứa trong không khí và
mật độ cực đại ρ max của nó có thể có trong cùng điều kiện
ϕ=

ρa
[%]
ρ max

[ 2.1 ]

- Độ ẩm tuyệt đối : là hơi nước chứa trong 1m3 không khí
ρh =

Gh
[Kg/m3]
Gk

[ 2.2 ]

- Lượng ẩm d : là lượng nước chứa trong 1 m3 không khí khô tính bằng gam
d=

Ga
Pk
= 622
[g/Kgkkk]
Gkkk
B − Pk

[ 2.3 ]

- Khối lượng riêng của không khí ẩm bằng tổng khối lượng riêng của không khí
khô và khối lượng riêng của hơi ẩm ở cùng nhiệt độ

ρ = ρk + ρh =

Pk
P
+ h [Kg/m3 ]
Rkt Rht

[ 2.4 ]

- Thể tích riêng của không khí ẩm là thể tích của 1 Kg không khí khô và khối
lượng hơi nước chứa trong đó
v=

1

ρ

[m3/kg]

[ 2.5 ]

- Nhiệt độ bầu khô [0C] : là nhiệt độ do trạng thái của một khối lượng không khí
bằng nhiệt kế bình thường, phản ánh mức độ nóng, nguội của không khí ẩm. Kí hiệu tk
- Nhiệt độ bầu ướt [0C] : là thông số đặc trưng cho khả năng cấp nhiệt của
không khí để làm bay hơi nước cho đến khi không khí bão hòa hơi nước. Được xác
định bằng nhiệt kế bầu ướt.
- Enthalpy của không khí ẩm : là hàm lượng nhiệt của không khí chứa trong 1
kg không khí khô ứng với một nhiệt độ tham khảo nào đó.

I k = 1,0041 +

d
(2500 + 1,842t ) [KJ/kgkkk]
1000
5

[ 2.6 ]


t(0C): nhiệt độ của không khí ẩm
- Trọng lượng riêng:
g a = ρ .g

[N/m3]

[ 2.7 ]

d

Trong đó :

I2

ρ : khối lượng riêng [kg/m3]

g : gia tốc trọng trường [m/s2]

I1

C

d2

- Giản đồ I - d của không khí
B

A

ẩm :
t

t1

t2

t3

Hình 2.1: Biểu diễn trạng thái không khí ẩm trên giản đồ I - d
- Độ nhớt động học của không khí : phụ lục 2
2.2.2.2. Tổn thất trong quá trình sấy
- Phương trình cân bằng ẩm :
Lượng cung cấp G1 [Kg/h]
Lượng sản phẩm :
G2 =

G1 (100 − W1 )
[Kg/h]
100 − W2

[ 2.8 ]

Lượng ẩm bốc hơi :
W = G1

W1 − W2
W − W2
= G2 1
[Kg/h]
100 − W2
100 − W1

[ 2.9 ]

- Tổn thất do vật liệu sấy mang đi :
qv =

G2
(θ 2 − θ1 )C2 [KJ/Kg ẩm]
W

[ 2.10 ]

Trong đó: θ1 : Nhiệt độ vật liệu vào [0C]
θ 2 : Nhiệt độ vật liệu ra [0C]

C2: Nhiệt dung riêng của vật liệu sấy [KJ/Kg độ]
- Tổn thất ra môi trường xung quanh :
qs =

K .F .Δt [J/Kg ẩm]

W

[ 2.11 ]

6

d1


Với :
W : Lượng nước bốc hơi trong 1 giây [kg/s]
F : Diện tích bao quanh thiết bị sấy [m2]
K : Hệ số truyền nhiệt [w/m2 độ]
K=

1

δ
1
+∑ i +
α1 i =1 λi α 2
1

n

[w/m2 độ]

[ 2.12 ]

Trong đó :

α1 , α 2 là hệ số trao đổi nhiệt đối lưu giữa tác nhân với mặt trong của vách ngăn

và giữa mặt trong của vách ngăn với môi trường [w/m2 độ]
δ : Chiều dày của lớp vách thứ i [m]

λi : Hệ số dẫn nhiệt của vách thứ i [w/m.độ]

- Nhiệt lượng do tác nhân sấy mang đi :
q2 = L.C K (t 2 − t1 ) [KJ/Kg ẩm]

[ 2.13 ]

Với :
L : Lượng không khí khô cần thiết để bốc hơi 1 kg ẩm [Kg kk/Kg ẩm]
Ck : Nhiệt dung riêng của không khí ẩm
C K = C KK +

0,47.d 0
[KJ/Kgkk độ]
100

[ 2.14 ]

- Nhiệt lượng do thiết bị truyền tải mang đi
qcT =

GcT .CcT
(θ cT 1 − θ cT 2 ) [KJ/Kg ẩm]
W

[ 2.15 ]

- Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang vào
q3 = Ca .θ1 [KJ/Kg ẩm]

[ 2.16 ]

Trong đó :
Ca : Nhiệt dung riêng của vật liệu sấy [KJ/Kg ẩm]
θ1 : Nhiệt độ vào của nhiệt độ sấy [0C]

- Nhiệt lượng cung cấp cho quá trình sấy
q=

QC .B.η
[KJ/Kg ẩm]
W

[ 2.17 ]

Trong đó :
QC : Nhiệt trị cao của nhiên liệu
7


B : Lượng nhiệt đã tiêu hao [Kg/h]
η : Hiệu suất của thiết bị đốt

2.2.2.3. Các thông số của quạt cung cấp
- Lưu lượng : là thể tích không khí mà quạt cung cấp vào ống đẩy trên một đơn

vị thời gian Q [m3.s-1]
- Áp suất toàn phần của quạt gồm áp suất tĩnh và áp suất động
P = Pt + Pđ

[Pa]

[ 2.18 ]

Với: Áp suất động Pđ là áp suất cần thiết để tạo vận tốc cho dòng khí
Áp suất tĩnh Pt là áp suất cần thiết để thắng trở lực do ma sát, trở lực cục bộ của
đường ống
- Công suất quạt:
P=

Q.Δp
102.η

[kW]

[ 2.20 ]

Trong đó:
Q : Lưu lượng gió [m3.s-1]
Δ p : Tĩnh áp

[mmH2O]

η : Hiệu suất quạt (η =0,4 ÷ 0,6 )

- Công suất động cơ :

Nđc= K.N [kW]

[ 2.21 ]

K : là hệ số dự trữ ( K = 1,1 ÷ 1,2 )
2.2.3. Hiệu suất trao đổi nhiệt của thiết bị và tính toán ống calorife
2.2.3.1. Hiệu suất trao đổi nhiệt của thiết bị
* Định nghĩa :
Hiệu suất TĐN của thiết bị, ký hiệu bởi η được định nghĩa :
η=

Q
Qmax

[ 2.22 ]

Trong đó : Q = W1δt1 = W2δt 2 = bF Δt là nhiệt chất lỏng 1 truyền cho chất lỏng 2 trong
thiết bị.
Qmax là nhiệt cực đại mà chất lỏng 1 truyền cho chất lỏng 2 khi chảy song song

ngược chiều với diện tích TĐN lớn vô cùng F → ∞ .

8


Khi hai chất lỏng chảy song song ngược chiều và F → ∞ thì nhiệt độ ra chất
lỏng có W nhỏ hơn sẽ bằng nhiệt độ vào của chất lỏng có W lớn hơn
Khi W1 > W2 → δt1 < δt2 và t2 ' ' = t1 '
Khi W1 < W2 → δt1 > δt2 và t1 ' ' = t2 '
Do đó Qmax tính bằng :

Qmax= W2 (t2 ' '−t2 ' ) = Wmin (t1 '−t2 ) khi W1 < W2
hoặc Qmax= W1 (t1 ' '−t1 ' ) = Wmin (t1 '−t2 ) khi W1 > W2
Tức là Qmax = Wmin (t1 ' = t2 ' ) với Wmin = min(W1 ,W2 )
* Công thức tính hiệu suất :
η=

δt
Q
Wminδtmax
=
= max
Qmax Wmin (t1 '−t2 ' ) t1 '−t2 '

[ 2.23 ]

Với δtmax = max(δt1 , δt2 )
η=

Q
bF Δt
Δt
=
= NTU
Qmax Wmin (t1 '−t2 ' )
t1 '−t2 '

Trong đó : NTU =

[ 2.23’ ]

k .F
gọi là số đơn vị chuyển nhiệt. Hiệu suất trao đổi nhiệt η phụ
Wmin

thuộc NTU ≡ n
2.2.3.2. Tính toán ống calorife
Các calorife của thiết bị sấy được chia ra làm hai loại - thiết bị gió nóng kiểu
hơi nước và kiểu ngọn lửa. Đun nóng tác nhân sấy - không khí - được tiến hành trong
các thiết bị gió nóng kiểu hơi nước (calorife kiểu hơi nước). Chúng là một chùm ống
có đường kính đến 30 mm, hơi đun nóng được nạp vào bên trong, bên ngoài bao phủ
bằng lớp không khí bị đun nóng. Người ta lắp trên các ống những tấm kim loại dày 1
mm hình vuông hay hình tròn cách nhau 5 mm để tăng truyền nhiệt từ hơi nước qua
tường ống đến không khí. Hệ số truyền nhiệt của calorife kiểu hơi nước khi tốc độ đun
nóng từ 4 đến 12 m/s là 20 ÷ 35 W / m 2 K
Khi tính toán Calorife ta có các công thức và các quan hệ sau :
- Lưu lượng hơi trong dàn ống uốn khúc : G2 = n.
- Tổng số phần tử ống uốn khúc : n =

4G2
ρ 2 .ω2 (πd12 )
9

πd12
4

.ω 2 .ρ 2

[ 2.24 ]
[ 2.25 ]

- Tổng diện tích bề mặt truyền nhiệt : F = n(πd 2 ) L1

[ 2.26 ]

F
n.π .d 2

[ 2.27 ]

- Chiều dài một phần tử ống uốn khúc : L1 =

- Chiều rộng tiết diện kênh khói đi qua : b = (n − 1) s1 + s1 = ns1

[ 2.28 ]

- Chiều dài tiết diện kênh khói đi qua : c = ( z − 1) s2

[ 2.29 ]

Trong đó :
n : số phần tử ống uốn khúc
L1: chiều dài một phần tử ống uốn khúc [m]
F : tổng diện tích bề mặt truyền nhiệt [m2]
b : chiều rộng tiết diện kênh khói đi qua [m]
c : chiều dài tiết diện kênh khói đi qua [m]
z : số dãy ống
G1 : lưu lượng hơi đi trong dàn ống [kg/s]
G2 : lưu lượng khói cắt ngang dàn ống [kg/s]
2.3. Các vấn đề về sàng

2.3.1. Mục đích của sàng
Sàng là một quá trình phân loại một hỗn hợp vật liệu rời thành các lớp có kích
thước khác nhau do tác dụng của lực cơ học. Người ta dùng sàng với các mục đích
sau:
- Tách ra khỏi hỗn hợp vật liệu, các cục vật liệu có kích thước lớn hơn kích thước yêu
cầu mà chúng cần tạo sau quá trình đập và nghiền.
- Tách ra khỏi hỗn hợp vật liệu, các cục vật liệu có kích thước nhỏ hơn kích thước yêu
cầu.
- Tách hỗn hợp vật liệu đã nghiền thành các thành phần có độ lớn khác nhau.
2.3.2. Các nguyên lí cơ bản về sàng
Muốn sàng có năng suất cao thì phải đảm bảo sự vận hành liên tục, các yếu tố
xác định sự liên tục của các quá trình sàng gồm :
- Sự nạp nhiên liệu liên tục
- Sự chuyển động tương đối của vật liệu trên sàng
- Quá trình chuyển động của vật liệu dọc theo sàng
- Sự làm việc thường xuyên của lỗ sàng
10


- Sự tách ra liên tục của các cấu tử
Muốn cho quá trình phân loại có thể xảy ra thì vật liệu phải dịch chuyển trên
mặt sàng, sẽ không thể nào phân loại bằng sàng được nếu như mặt sàng không chuyển
động hoặc mặt sàng chuyển động đều. Tức là vận tốc tương đối của sản phẩm bằng
không. Nếu mặt sàng chuyển động với vận tốc a nào đó thì sản phẩm có thể dịch
chuyển trên mặt sàng được. Trong trường hợp hạt dịch chuyển trên bề mặt sàng thì hạt
chịu đồng thời các lực : lực ma sát, lực quán tính.
2.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sàng
2.3.3.1. Thành phần độ hạt của vật liệu
Những hạt nhỏ dễ dàng lọt qua lỗ sàng, còn những hạt có kích thước gần bằng
kích thước lỗ sàng thì khó lọt qua lỗ sàng. Thực tế cho thấy những hạt có kích thước

nhỏ hơn 3/4 kích thước lỗ sàng thì dễ lọt qua lỗ sàng. Những hạt có kích thước gần
bằng kích thước lỗ sàng thì càng khó sàng và gây trở ngại. Những hạt có kích thước
lớn hơn kích thước lỗ sàng một ít gây sự trở ngại lớn cho sự lọt sàng của những hạt có
kích thước gần bằng kích thước lỗ sàng, có khi chúng làm tách sàng. Hàm lượng hạt
nhỏ tăng lên thì năng suất sàng tăng lên rõ rệt, vì những hạt nhỏ lọt qua sàng rất nhanh,
vật liệu trên sàng còn lại ít nên những hạt khó sàng lọt qua sàng dễ dàng hơn. Nếu hàm
lượng hạt lọt qua sàng ít thì mặt sàng bị sản phẩm trên sàng phủ kín, ngăn cản những
hạt nhỏ lọt qua sàng. Trong trường hợp này phải giảm vật liệu cung cấp vào thích
đáng.
2.3.3.2. Độ ẩm của vật liệu
Chỉ có lượng nước nằm ở mặt ngoài của cục vật liệu mới ảnh hưởng xấu đến
quá trình sàng
Mặt khác nước ở vật liệu ướt dây của lưới sàng và do tác dụng của sức căng
mặt ngoài thì nước sẽ tạo thành màng và cản trở sự lọt qua của vật liệu và hiệu quả của
sàng giảm đi. Xong cũng có một số vật liệu sàng ướt lại có năng suất cao hơn sàng
khô, nhưng lượng nước phải lớn. Tùy thuộc vào số lượng và tính chất của tạp chất mà
lượng nước tiêu hao cho sàng ướt có thể từ 1,5 ÷ 3,0 m3 cho 1m3 vật liệu.
Kinh nghiệm cho thấy độ ẩm giới hạn của vật liệu khi sàng khô dao động trong
khoảng 8 ÷ 12 %, tùy thuộc vào loại vật liệu, độ mịn của vật liệu, kích thước sàng. Độ
ẩm làm việc có hiệu quả cao thì sử dụng không lớn hơn 5%.
11


2.3.3.3. Đặc tính chuyển động của mặt sàng
Khung sàng cần phải chuyển động như thế nào để tạo điều kiện tốt nhất cho các
hạt nhỏ lách xuông dưới, gây ra sự phân lớp vật liệu trên mặt sàng theo độ hạt có lợi
cho quá trình sàng. Tốc độ phân lớp nhanh hay chậm được quyết định bởi mức tơi xốp
của khối hạt và lực ma sát giữa các hạt vật liệu.
2.3.3.4. Hình dạng và kích thước lỗ sàng
Lỗ sàng thường dùng là lỗ tròn, lỗ vuông, lỗ chữ nhật và lỗ dạng nhỏ dài. Tùy

theo năng suất và độ lớn của vật liệu mà ta chọn hình dạng và kích thước lỗ cho phù
hợp. Ngoài ra còn dựa vào chức năng của sàng và tính chất của vật liệu đưa sàng.
So với các loại lỗ khác thì lỗ tròn cho sản phẩm dưới sàng đồng đều hơn và có
độ hạt nhỏ hơn. Thực tế cho rằng kích thước lớn nhất của hạt chiu qua lỗ tròn chỉ bằng
khoảng 80 ÷ 85% kích thước của hạt lọt qua sàng vuông có cùng kích thước.
Để cho vật liệu dễ dàng lọt qua lỗ sàng thì kích thước của lỗ cần phải lấy lớn
hơn kích thước cục vật liệu một ít và lấy phụ thuộc vào kích thước vật liệu.
-

Khi d < 5 mm thì lấy 0,5 ÷ 1 mm

-

Khi d = 5 mm thì lấy 1 ÷ 3 mm

-

Khi d > 5 mm thì lấy 3 ÷ 5 mm

2.3.3.5. Độ dốc của mặt sàng
Độ dốc của mặt sàng quá lớn thì vật liệu đi qua mặt sàng rất nhanh nhưng giảm
hiệu suất của sàng. Độ dốc tối ưu của mặt sàng phải thông qua thực nghiệm mới xác
định được.
2.3.3.6. Biên độ và tần số chấn động của khung
Khi các điều kiện khác nhau, nếu tăng biên độ chấn động có thể nâng cao được
năng suất lao động đến mức độ nhất định, tăng tần số chấn động có tác dụng tăng năng
suất và hiệu suất sàng.
2.3.3.7. Lượng vật liệu cấp vào sàng
Lượng vật liệu cấp vào sàng tăng thì hiệu suất sàng giảm càng nhanh. Khi vật
liệu cấp vào sàng ít, hiệu suất sàng cũng giảm. Khi tăng vật liệu cấp vào sàng mà

muốn hiệu suất không thay đổi thì phải tăng chiều dài của lưới sàng để chiều dài lớp
vật liệu trên mặt sàng không thay đổi.
Ngoài ra còn có sự ảnh hưởng của kích thước vật liệu sàng.
12


2.3.4. Hiệu suất của sàng
Hiệu suất của sàng là đại lượng đo bằng tỉ số của lượng vật liệu có kích thước
có thể lọt qua sàng đã qua so với hàm lượng của chúng có trong vật liệu ban đầu. Tính
bằng %
η=

Gsp
G

*100%

[ 2.30 ]

Trong đó:
Gsp: là sản phẩm đã qua sàng [Kg]
G1: là lượng vật liệu trong sản phẩm ban đầu có khối lượng có thể qua được [Kg]
Hiệu suất của quá trình sàng phụ thuộc vào nhiều yếu tố : kích thước và hình
dạng của lưới, tốc độ chuyển động của vật liệu, bề dày lớp vật liệu trên sàng, hệ số ma
sát của vật liệu ở mặt sàng, chiều dài chuyển động của vật liệu hay chiều dài của sàng,
phương pháp nạp liệu vào máy sàng. Hiệu suất sàng đứng yên thì năng suất thấp
thường từ 50 ÷ 60% .
2.3.5. Máy sàng lắc phẳng
2.3.5.1. Sơ đồ cấu tạo các loại sàng lắc phẳng

a

d

e
b

h
c
Hình 2.2: a.Máy sàng lắc phẳng có khung sàng đặt trên các thanh đỡ treo
b.Máy sàng lắc phẳng có khung sàng đặt nghiêng trên các thanh đỡ đứng
c.Máy sàng lắc phẳng có khung sàng đặt ngay trên các thanh đỡ đàn hồi
13


d.Máy sàng lắc phẳng có khung sàng đặt nghiêng trên hai trục đỡ lệch tâm
e.Máy sàng lắc phẳng có khung sàng đặt nghiêng trên một trục đỡ lệch tâm
và một thanh đỡ treo
h.Máy sàng lắc phẳng có khung sàng đặt nghiêng trên một trục đỡ lệch tâm
và một thanh đỡ đứng
2.3.5.2. Chuyển động tương đối của hạt trên sàng
Khi sàng chuyển động với điều kiện nào đó, hạt trên sàng sẽ chuyển động tương
đối, đối với sàng : với điều kiện góc nghiêng α của sàng so với mặt phẳng ngang nhỏ
hơn góc ma sát ϕ ( ∞ < ϕ ) thì hạt sẽ nằm im trên sàng khi sàng không chuyển động.
Chuyển động tương đối của hạt phụ thuộc vào các yếu tố sau :
-

Chế độ động học của vùng (k, hay r, n)

-

Độ nghiêng của sàng (góc ∞ )

-

Ma sát giữa hạt và sàng (góc ϕ )

Hạt trên sàng chịu tác dụng của các lực sau :
-

Trọng lượng hạt

-

Phản lực của sàng

-

Lực quán tính của sàng chuyền cho hạt

-

Lực ma sát

2.3.5.3. Hạt nhảy lên khỏi sàng
Quá trình phân loại hạt theo chiều rộng được thực hiện trên sàng lắc phẳng có
lỗ tròn. Muốn được như vậy thì ngoài sự di chuyển của khối hạt theo bề mặt sàng, cần
cung cấp cho khối hạt năng lượng để chúng có thể nhảy lên khỏi bề mặt sàng. Mục
đích để cho các hạt thuôn dài trở đầu, quay chiều dài hạt vuông góc với bề mặt sàng,
tạo điều kiện cho nó dễ dàng chiu qua lỗ sàng. Việc nhảy lên tương đối với phần lực

pháp tuyến tác dụng lên hạt biến mất ( N=0 ). Nói chung sự quăng hạt lên khỏi bề mặt
sàng chỉ xảy ra ở khoảng phải chuyển động của sàng, khi mà thành phần thẳng đứng
của lực quán tính không chuyển động trong chuyển động theo có thể lớn hơn trọng
lượng hạt.

14