thiết kế máy rửa nông sản

Trong quá trình sản xuất, chất lượng nông sản thực phẩm chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố môi trường, điều kiện kỹ thuật canh tác, kỹ thuật thu hái, vận chuyển.. Từ các loại cây có giá trị

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành PGS-TS Nguyễn Thanh Nam người Thầy đã hướng dẫn em thực hiện luận văn này Thầy đã dành cho em sự giúp đỡ nhiệt tình trong suốt thời gian làm luận văn

Em xin bày tỏ lòng biết ơn đến quý Thầy Cô là Chủ tịch, Phản biện, Ủy viên, Hội đồng bảo vệ đã bỏ nhiều thời gian quí báu để đọc, phân tích, tham gia Hội đồng chấm luận văn này

Em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô Khoa Cơ Khí – Trường Đại Học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh đã trang bị cho em những kiến thức cơ sở chuyên ngành để em hoàn thành luận văn này

Thực hiện luận văn này em còn nhận được rất nhiều sự giúp đỡ của các anh chị cùng Khoa và các bạn cùng lớp

Một lần nữa em xin cảm ơn sự nhiệt tình giúp đỡ và kính chúc quý Thầy Cô, các anh chị và các bạn được nhiều sức khỏe, thành công trong giảng dạy và công tác

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng 01 năm 2007

Sinh viên

Lương Văn Lượng

Công nghiệp chế biến là một khâu quan trọng trong nền kinh tế quốc dân Nó góp phần điều hòa thực phẩm giữa các vùng, hạn chế sự khan hiếm thực phẩm khi giáp hạt và thừa ứa khi rộ vụ, góp phần sử dụng tiết kiệm nguyên liệu thực phẩm, thúc đẩy nền sản xuất công nghiệp phát triển Yêu cầu hàng năm của ngành công nghiệp chế biến về các trang thiết bị cũng đa dạng phong phú

Để thực hiện các yêu cầu đó Đứng trước nền công nghiệp chế biến và ngành chế tạo máy chế biến Trong những năm gần đây, các trường đại học và cao đẳng đã đào tạo ra những đội ngũ kỹ sư thiết kế để đáp ứng những đòi hỏi về nhiều mặt của ngành công nghiệp và chế tạo máy chế biến

Sau quá trình học tập tại Trường Đại học Bách Khoa TP.Hồ Chí Minh và trong phạm vi khả năng cho phép Bản thân em dưới sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Thanh Nam đã nghiên cứu và thực hiện đề tài thiết kế “Máy rửa nông sản” Với khuôn khổ một luận án tốt nghiệp em đã thực hiện được một số yêu cầu sau:

- Tìm hiểu và phân loại một số nông sản nhiệt đới

- Tìm hiểu các phương pháp rửa sản phẩm nông nghiệp

- Aùp dụng phương pháp rửa bằng dòng nước chuyển động

- Thiết kế máy rửa để vận dụng phương pháp trên

Với sự hướng dẫn tận tình của Thầy Thanh Nam, các thầy cô khác trong bộ môn và các bạn cùng Khoa Cơ khí em đã hoàn thành luận văn tốt nghiệp này Tuy nhiên do kiến thức còn hạn chế nên không khỏi mắc phải những sai lầm mặc dù đã có nhiều cố gắng

Rất mong được sự hướng dẫn đóng góp ý kiến của các Thầy Cô va øcác bạn Xin chân thành cảm ơn

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng 01 năm 2007

Sinh viên

Lương Văn Lượng

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NÔNG SẢN, QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN NÔNG SẢN

1.1- Tổng quan về nông sản Trang 1

1.2- Giới thiệu các loại nông sản nhiệt đới 2

1.3- Quá trình cơ bản trong sản xuất chế biến 3

1.4- Các phương pháp rửa trong công nghệ chế biến 6

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT MÁY RỬA NÔNG SẢN 2.1- Mục đích và phạm vi ứng dụng Trang 13 2.2- Các bộ phận máy cần tính toán thiết kế 14

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN MÁY BƠM NƯỚC VÀ MÁY NÉN KHÍ 3.1- Giới thiệu chung về máy bơm Trang 15 3.2- Tính toán công suất máy bơm 18

3.3- Công suất thực tế của máy bơm 22

3.4- Tổn thất đường ống máy bơm 28

3.5- Tính toán công suất máy nén khí 40

3.6- Công suất thực tế của máy nén khí 48

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ BỘ PHẬN CỐ ĐỊNH MÁY RỬA ĐA NĂNG 4.1- Bể rửa nguyên liệu Trang 52 4.2- Bể chứa nước tái sử dụng 54

4.3- Cụm tang quay 55

4.4- Sườn máy 64

4.5- Động cơ 68

4.6- Hệ thống điện 69

CHƯƠNG 5: ĐIỀU KHIỂN, SỬ DỤNG, BẢO QUẢN 5.1- Điều khiển Trang 71 5.2- Sử dụng 71

5.3- Bảo quản 71

* Đánh giá - Kết luận

* Tài liệu tham khảo

* * *

2.3- Nguyên lý làm việc của hệ thống 07

2.3.1- Chụp hút – Đường ống hút 07

2.3.1- Quạt hút 08

2.3.3- Thiết bị thu gom quán tính 10

CHƯƠNG III : TÍNH TOÁN KHÍ ĐỘNG HỌC HỆ THỐNG HÚT BỤI 3.1- Tính lưu lượng cần thiết tại mỗi miệng hút 12

3.1.1- Chụp hút máy mài đứng và ngang 12

3.2- Tính toán thiết diện ngang đường ống 13

3.2.1- Tính toán thiết diện ngang đường ống 13

3.2.2- Tính toán và đường kính toàn bộ hệ thống 14

3.2.3- Tính toán cột áp 16

CHƯƠNG IV : TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC CỦA HỆ THỐNG HÚT BỤI 4.1- Chọn thiết bị 19

4.1.1- Thiết kế quạt 19

CHƯƠNG V : CÁC HỆ THỐNG PHỤ TRỢ VẬN HÀNH Tính guồng động 21

Thiết kế vỏ 22

Thiết kế trục quạt 24

Thiết kế xyclon 25

2.3- Nguyên lý làm việc của hệ thống 05

2.3.1- Chụp hút – Đường ống hút 05

2.3.2- Quạt hút 06

2.3.3- Thiết bị thu gom quán tính 07

III/- Thiết kế quạt 14

IV/- Tính guồng động 15

V/- Thiết kế võ 16

VI/- Thiết kế xyclon 17

CHƯƠNG C : VẬN HÀNH – BẢO TRÌ – BẢO DƯỠNG * Tài liệu tham khảo MỤC LỤC Trang * Lời cảm ơnï * Lời giới thiệu CHƯƠNG A : TỔNG QUAN I/-Phân tích đối tượng 03

II/- Các phương án thu hồi bụi 03

1- Lắng bụi theo phương pháp lọc bụi 04

2- Lọc bụi bằng điện 04

3- Lọc bụi qua túi màng vải 04

4- Lọc bụi theo phương pháp ly tâm 05

III/- Chọn nguyên lý thích hợp 06

CHƯƠNG B : THIẾT KẾ HỆ THỐNG I/-Nguyên lý làm việc hệ thống 08

1- Chụp hút – Đường ống hút 08

2- Quạt gió 08

II/- Tính toán đường ống dẫn 09

III/- Thiết kế quạt 14

IV/- Tính guồng động 15

V/- Thiết kế võ 16

VI/- Thiết kế xyclon 17

* Tài liệu tham khảo

CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN VỀ NÔNG SẢN, QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN NÔNG SẢN

Nước ta là nước nông nghiệp nhiệt đới quanh năm, bốn mùa luôn có sản phẩm thu hoạch, đòi hỏi phải bảo quản chế biến để nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm Việc đảm bảo và nâng cao chất lượng năng suất có ý nghĩa rất to lớn Nhiệm vụ của sản xuất không chỉ hoàn thành về mặt số lượng mà còn phải đảm bảo các chỉ tiêu về chất lượng Chất lượng nông sản phẩm tốt sẽ kéo dài thời gian sử dụng và giảm bớt sự chi phí sản xuất, hạ thấp mức thiệt hại có thể xảy ra Việc đảm bảo những loại nông sản phẩm tốt để sản xuất ra nhiều hàng hóa xuất khẩu tăng thu nhập quốc dân nâng cao đời sống nhân dân

Trong quá trình sản xuất, chất lượng nông sản thực phẩm chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố môi trường, điều kiện kỹ thuật canh tác, kỹ thuật thu hái, vận chuyển Trong quá trình sơ chế nông sản phẩm lại chịu ảnh hưởng của các yếu tố môi trường mà biến đổi chất lượng gây nên những tổn thất ảnh hưởng không ít đến thu nhập kinh tế quốc dân Muốn có một sản phẩm tốt để cung cấp cho nền công nghiệp chế biến thì phải bảo đảm

1.2 Giới thiệu các loại nông sản nhiệt đới:

1.2.1 Đặc điểm của nông sản:

Nông sản là tất cả các sản phẩm do nền công nghiệp cung cấp, bao gồm: toàn bộ các loại cây trái, hoa quả, củ, hạt,… là các sản phẩm này được thu hoạch thông qua các quá trình sản xuất Từ các loại cây có giá trị kinh tế cao đến cácloại cây rau quả phục vụ cho nhu cầu hàng ngày, chúng đều có chung một đặc điểm đó là những sản phẩm dễ bị phân hủy dưới tác dụng của điều kiện môi trường như: nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm… đối tượng nông sản phẩm mà chúng ta nghiên cứu để bảo quản và chế biến là rất phức tạp, đa dạng và phong phú bao gồm nhiều loại hình, đối tượng khác nhau Nếu ta phân chia các loại nông sản theo đặc điểm hình thái và thành phần dinh dưỡng thì chúng bao gồm những đối tượng như sau:

Đối tượng hạt: là loại hình chủ yếu của những sản phẩm nông nghiệp và quan trọng nhất trong đó là những hạt cây lương thực hay còn gọi là nhóm hạt cây lấy hạt như: lúa, ngô, lúa mì, lúc mạch,… chủ yếu chứa lượng guluxit trong thành phần dinh dưỡng Nhóm hạt chứa nhiều prôtin như: đậu tương; nhóm hạt cây có dầu như: lạc, mè, thầu dầu,…

Đối tượng là quả như: cam, chanh, quít, bưởi,…

Đối tượng là thân lá như: chè, thuốc lá,… và một đối tượng rất khó bảo quản là sản phẩm của ngành trồng rau

Nếu dựa vào mục đích sử dụng, ta có thể chia chúng thành hai nhóm: nhóm dùng để làm giống và nhóm dùng làm nguyên liệu Trong đó:

- Nhóm dùng làm nguyên liệu cho công nghiệp chế biến phục vụ đời sống xã hội vì tính chất đa dạng, phong phú và phức tạp của các loại nông sản mà đặc điểm của chúng rất khác nhau, yêu cầu kỹ thuật bảo quản không giống nhau Mặt khác những sản phẩm nông nghiệp ở nước ta quanh năm bốn mùa đều có thu hoạch, thời gian bảo quản khá dài, lúc nào cũng có sản phẩm dự trữ Vì thế cho nên vấn đề đặt

ra là phải đảm bảo chất lượng của nông sản phẩm mà chúng ta cần bảo quản nhất là đối với sản phẩm dùng làm nguyên liệu cho chế biến tiêu dùng, chúng ta phải hạn chế đến mức thấp nhất sự giảm chất lượng của sản phẩm Việc nâng cao chất lượng của nông sản có liên quan đến việc bảo quản chất lượng nông sản hay nói cách khác việc nâng cao chất lượng và bảo quản chất lượng là hai bộ phận của công tác bảo quản nông sản

1.2.2 Phân loại nông sản:

Sau khi thu hoạch sản phẩm cần được vận chuyển, bảo quản, sơ chế hoặc đưa vào dây chuyền chế biến Trong các dây chuyền sản xuất, nông sản trước khi đưa vào chế biến đều phải qua khâu đầu tiên là phải rửa sạch Sản phẩm nông nghiệp có nhiều dạng và dạng của sản phẩm cũng ảnh hưởng đến quá trình làm sạch có thể xem nông sản như là một đối tượng của quá trình làm sạch do đó chúng được phân loại làm những dạng như sau:

Dạng hạt: bao gồm các loại như lúa, ngô, các loại đậu, lạc, vừng, hồ tiêu,… các loại này trong quá trình thu hoạch thường lẫn các tạp chất như: vỏ lá, sạn,…

Dạng củ, rễ, nhánh: gồm các loại như sắn, xu hào, củ sâm, các loại khoai,… do đặc tính của chúng ta là củ nằm dưới rễ nên sau khi thu hoạch chúng thường lẫn các tạp chất chủ yếu là đất có khi cả sâu bọ

Dạng quả: bao gồm các loại cây ăn trái như chuối, quít, táo, mận, dứa hoặc các loại rau quả su su, cà rốt, dạng này bao gồm các loại trơn nhẵn do đó rất dễ dàng làm sạch

Dạng rau lá: gồm các loại như trà lá, bắp cải, hành ngò,… loại này khi chế biến thường để nguyên dạng do đó quá trình làm sạch cần đảm bảo cho sản phẩm không

bị gẫy, dập nát

Việc phân loại này có tính chất tương đối để ta có thể dễ dàng chọn thiết bị cũng như thiết kế các loại máy chế biến các sản phẩm

1.3 Quá trình cơ bản trong sản xuất chế biến:

Công nghiệp chế biến nông sản ngày càng đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân Nó góp phần điều hòa thực phẩm giữa các vùng, hạn chế sự khan hiếm thực phẩm khi giáp hạt và thừa ứ khi vụ rộ, góp phần sử dụng tiết kiệm nguyên liệu Quá trình cơ bản trong sản xuất đồ hộp được thể hiện theo sơ đồ sau:

(Hình 1.1)

Nguyên liệu

 Vận chuyển

 Thu nhận

 Bảo quản

 Chọn lựa – phân loại

 Rửa

 Chế biến cơ học

 Chế biến nhiệt

 Vào hộp – đóng gói- đóng chai

 Rót dung dịch

 Ghép nắp – bài khí

 Thanh trùng

 Dán nhãn – đóng thùng

 Bảo quản thành phẩm

 Đồ hộp – hàng hóa

Hình 1.1- Quá trình cơ bản trong sản xuất chế biến

1.3.1 Vận chuyển – Thu nhận – Bảo quản:

- Vận chuyển nguyên liệu có ảnh hưởng trực tiếp đến phẩm chất nguyên liệu, đến chất lượng và đến giá thành sản phẩm

Trong toàn bộ khối lượng vận chuyển của nhà máy thì vận chuyển nguyên liệu là lớn nhất, nhà máy xây dựng gần cơ sở nguyên liệu thì tiết kiệm được nhiều công vận chuyển và hạ thấp tỷ lệ hư hỏng nguyên liệu

Trong khi bốc dỡ và vận chuyển nguyên liệu cần đựng trong bao bì để tránh nguyên liệu bị xây xát và dập nát Người ta dùng hòm gổ thưa, giỏ sắt, sọt tre để đựng nông sản và vận chuyển đến nhà máy bằng phương tiện ô tô, xe lửa, tàu thủy và các phương tiện thô sơ

Trong phân xưởng chế biến, nguyên liệu được vận chuyển bằng máng chuyền thủy lực, băng tải, máy bơm,…

- Thu nhận: nguyên liệu khi vào nhà máy phải được cân và kiểm tra phẩm chất Khi kiểm tra phẩm chất người ta xác định độ tươi, phân định phẩm cấp và tình trạng hư hỏng Việc kiểm tra này chủ yếu bằng cảm quan Qua kiểm tra nhà máy nắm được số lượng và chất lượng nguyên liệu để có kế hoạch bảo quàn và chế biến thích hợp

- Bảo quản: để hạn chế đến mức thấp nhất quá trình xảy ra của nguyên liệu là: hô hấp, bốc hơi và chín; các quá trình này phụ thuộc vào điều kiện nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng và hàm lượng các loại khí trong không khí

Nhiệt độ: - Muốn bảo quản nguyên liệu được lâu và tốt, nhiệt độ kho phải thấp đều trong khoảng từ 0 – 15oC Đối với dứa, chuối, cam… nếu bảo quản nhiệt độ âm thì sau khi làm tan đá, phẩm chất ban đầu của nó không phục hồi, vì thế chỉ bảo quản

ở nhiệt độ dương thấp

Độ ẩm: - Độ ẩm của không khí càng cao thì nguyên liệu càng ít bốc hơi do dó người ta thường khống chế độ ẩm tương đối của không khí trong khoảng từ 80 – 90%

Ánh sáng: - Ánh sáng có tác dụng kích thích quá trình hô hấp, ánh sáng càng mạnh thì hô hấp càng mạnh do đó cần bảo quản nguyên liệu chỗ râm và mát ánh sáng không gay gắt, tốt nhất là giữ ở chỗ tối

1.3.2 Các quá trình chế biến bằng cơ học:

Các quá trình chế biến nguyên liệu bằng phương pháp cơ học bao gồm chọn lựa phân loại, rửa, cắt gọt, xây nghiền, chà – ép – lọc, đồng hóa Trong các quá trình này nguyên liệu chưa bị biến đổi về thành phần hóa học, mà chỉ thay đổi về tính chất vật lý

a Chọn lựa – Phân loại:

Quá trình chọn lựa – phân loại có thể tiến hành trước khi bảo quản nguyên liệu hay trong khi chế biến trong phân xưởng sản xuất Chọn lựa nhằm loại trừ các nguyên liệu đưa vào chế biến không đủ qui cách như: sâu bệnh, nấm mốc, thối hỏng,… Phân loại nhằm phân chia nguyên liệu đồng đều về kích thước hình đáng, màu sắc,

hoặc độ chín, nguyên liệu đồng đều thì thành phẩm mới tốt, các quá trình chế biến sau mới thuận lợi và dễ cơ khí hóa

Chọn lựa: - Nhiều nguyên liệu rau quả phải chọn lựa, chủ yếu tiến hành bằng tay trên băng tải nguyên liệu Công nhân làm việc hai bên băng tải, loại ra những nguyên liệu không hợp quy cách Băng tải có vận tốc từ 0,12 – 0,15m/s, nếu vận tốc lớn sẽ nhặt sót Chiều rộng băng tải không quá lớn để công nhân có thể nhặt nguyên liệu trong giữa băng tải Nguyên liệu phải được giàn mỏng đều trên băng tài thì việc chọn lựa mới không bị bỏ sót

Phân loaị: - Nguyên liệu được phân loại bằng máy phân cở kiểu dây cáp, bộ phận phân loại là: hệ thống dây cáp giữa hai trục quay, chuyển động theo chiều dọc của dây khe hở giữa hai dây cáp (quả đi giữa hai dây cáp) to dần và quả sẽ rơi dần theo thứ tự từ nhỏ đến lớn

b Rửa:

Rửa có thể tiến hành trước hoặc sau khi phân loại nguyên liệu, nhằm loại trừ các tạp chất cơ học như: đất cát, bụi làm giảm lượng vi sinh bên ngoài vỏ nguyên liệu

1.3.3 Quá trình chế biến nhiệt:

Quá trình này gồm: chần hấp – đun nóng, nấu – cô đặc và rán

Trong quá trình chần, nguyên liệu được nhúng vào nước nóng hay dung dịch muối ăn, đường a-xít nóng Khi xử lý bằng hơi gọi là hấp Mục đích của quá trình chần – hấp này là:

- Đình chỉ quá trình sinh hóa nguyên liệu, làm màu sắc nguyên liệu không bị xấu

đi

- Làm thay đổi thể tích khối lượng để các quá trình chế biến tiếp theo được thuận lợi

- Loại trừ các mùi vị không thích hợp

1.3.4 Vào hộp – bài khí – ghép nắp:

- Làm giảm áp suất bên trong khi thanh trùng, đồ hộp không bị biến dạng, bật nắp, nứt các mối hạn

- Hạn chế các quá trình oxy hóa làm cho chất dinh dưỡng ít bị tổn thương, hương vị và màu sắc của đồ hộp ít thay đổi

Trong công đoạn bài khí người ta dùng phương pháp nhiệt được tiến hành trong buồng kín có đặt các ống hơi nóng hay hệ thống đốt nóng bằng điện Hộp ghép nắp

sơ bộ được chuyển đi trong buồng khí đó theo một đường đi ngoằn ngoèo với thời gian khoảng 10 phút thì được đun nóng lên từ 80 – 90oC, rồi được chuyển ra ngoài đem ghép nắp ngay

c- Ghép kín:

Đây là công đoạn nhằm cách ly hoàn toàn thực phẩm với môi trường không khí và

vi sinh bên ngoài, có tác dụng quan trọng đến thời gian bảo quản chất lượng sản phẩm

1.3.5 Thanh trùng đồ hộp:

Đây là công đoạn quan trọng, có tác dụng quyết định tới khả năng bảo quản và chất lượng sản phẩm

Quá trình thanh trùng bằng nhiệt thường được tiến hành như sau: đặt đồ hộp vào thiết bị thanh trùng, nâng nhiệt độ của đồ hộp, giỏ đựng đồ hộp và thiết bị thanh trùng từ nhiệt độ bình thường đến nhiệt độ quy định rồi giữ nhiệt độ ấy trong khoảng thời gian nhất định, sau đó hạ nhiệt độ xuống còn từ 40 – 50oC và lấy đồ hộp ra khỏi thiết bị

1.3.6 Bảo quản – đóng gói:

Bảo quản: Sau khi làm nguội, đồ hộp được rửa sạch bằng nước nóng hay dung dịch xút loãng, sau đó sấy khô rồi chuyển đến kho thành phẩm

Dán nhãn, đóng goí: - Sau khi bảo quản và kiểm tra chất lượng, đồ hộp được dán nhãn và đóng vào thùng Qua giai đoạn này đồ hộp mới được xem là hàng hóa hoàn chỉnh để đưa ra thị trường tiêu thụ

Trong quá trình sản xuất, ở các nhà máy lớn tất cả các công đoạn trên phải được cơ khí hóa từ khâu nguyên liệu đến khâu thành phẩm Mỗi công đoạn đều phải có máy móc phù hợp nhằm tăng năng suất lao động, hạn chế tối thiểu sức lao động chân tay

Do công đoạn nào cũng quan trọng, trong phạm vi bài luận văn sau đây em xin chọn công đoạn rửa để thiết kế máy nhằm phục vụ cho quá trình sản xuất

1.4.1 Giới thiệu chung:

Rửa có thể tiến hành trước hoặc sau khi phân loại nguyên liệu nhằm loại trừ tạp chất cơ học như: đất, cát, bụi và làm giảm vi sinh ở ngoài vỏ nguyên liệu Yêu cầu

cơ bản của quá trình rửa là nguyên liệu sau khi rửa phải sạch, không bị dập nát, các chất dinh dưỡng ít bị tổn thất, thời gian rửa phải ngắn để ít tốn nước

Nước rửa cũng như là nước dùng trong chế biến phải là nước ăn, do Viện vệ sinh dịch tễ (Bộ Y tế) quy định, nếu dùng nguồn nước thiên nhiên như ao, hồ, sông thì phải qua hệ thống lọc và sát trùng Lọc và làm trong nước bằng cách qua nhiều lớp sỏi, cát, than hoặc đánh phèn

1.4.2 Quá trình rửa:

Thông thường gồm 2 giai đoạn: ngâm và rửa xối

+ Ngâm: là làm cho nước thấm ướt nguyên liệu, quá trình này được tăng cường bằng tác dụng cơ học (cách khuấy, cọ bàn chải, thổi khí), bằng tác dụng tẩy rửa của dung dịch kiềm hoặc tăng nhiệt độ của nước Nhưng nếu áp dụng các phương pháp tăng nhiệt độ và dùng chất tẩy rửa thì lượng chất dinh dưỡng bị tổn thất nhiều hơn, nên trong thực tế phương pháp này chỉ dùng với nguyên liệu có vỏ cứng và bề mặt xù xì Thời gian ngâm tùy thuộc mức độ bám bẩn của nguyên liệu và tác dụng của dung dịch rửa, có thể từ vài chục giây đến vài chục phút

+ Rửa xối: là dùng tác dụng chảy của dòng nước để kéo các chất bẩn còn lại trên mặt nguyên liệu sau khi ngâm Người ta thường dùng tia nước phun (áp suất 1,96 – 2,94 105 N/m2 tức từ 2 – 3 at) hay hoa sen để xối Nước rửa lại phải là nước sạch, lạnh và thời gian rửa càng nhanh càng tốt Để nước rửa ít bị nhiễm bẩn người ta dùng nước rửa chảy liên tục trong các bể chứa

1.4.3 Các phương pháp rửa nông sản:

Để giảm nhẹ lao động, tăng năng suất và hiệu quả rửa Tùy theo từng loại nguyên liệu cần rửa người ta dùng các loại máy rửa có cấu tạo khác nhau

a) Máy rửa bơi chèo: (Hình 1.2)

- Nguyên lý: dùng áp lực của nước thông qua các cánh khuấy loại bơi chèo quay liên tục trong bể chứa

- Cấu tạo: máy này là 1 thùng dựng nước trong đó có gắn máy khuấy loại bơi chèo

- Hoạt động: Khi máy khuấy quay nguyên liệu di chuyển cùng với nước và được làm sạch Sau đó hệ thống hoa sen sẽ trắng sạch đất cát Máy này có hiệu quả rửa cao, dùng cho các loại củ cứng như cà rốt, khoai tây

b) Máy rửa tang trống: (Hình 1.3)

- Nguyên lý: dùng tác dụng cơ học khi nguyên liệu bị cho lên mặt tang trống thì cọ xát vào nhau khi đi qua tang trống và được làm sạch lại bằng nước xối liên tục

- Cấu tạo: bộ phận cọ rửa là tang trống hình trụ hay hình côn đục lỗ Trong tang trống có gắn các tấm hay thanh thép

- Hoạt động: Nguyên liệu đi trong tang trống theo đường xoắn ốc, bị chà lên mặt tang trống và cọ xét vào nhau, đất cát bị bong ra và cuốn theo nước xối liên tục Máy này dùng để rửa rau quả có cấu tạo chắc, vỏ cứng và các loại hạt

c) Máy rửa thổi khí: (Hình 1.4)

- Nguyên lý: lợi dụng áp lực của dòng không khí để xáo trộn nguyên liệu trong nước

- Cấu tạo: máy gồm 1 băng tải,một phần chìm trong bể rửa Dưới băng tải là ống thổi khí

- Hoạt động: nguyên liệu cần rửa được cho vào băng tải Tác dụng cọ rửa là không khí được quạt gió thổi vào làm cho nước và nguyên liệu bị đảo lộn Bộ phận xối là hệ thống hoa sen Máy này được sử dụng rất phổ biến để rửa hầu hết các loại rau quả nhất là rau quả mềm

1.4.4 Phân tích chọn phương án:

- Đối với máy rửa bơi chèo thì có cấu tạo đơn giãn hiệu quả rửa khá cao Tuy nhiên nhược điểm lớn nhất của máy là chỉ thích hợp rửa nguyên liệu cứng như: cà rốt, khoai tây,… Còn các nguyên liệu khác như: rau, cải, trái cây thì máy không rửa được

- Đối với máy rửa tang trống ưu, nhược điểm giống như máy rửa bơi chèo Cá hai máy trên đều tốn thêm nhân công để đổ nguyên liệu vào và lấy nguyên liệu sạch

ra, do đó có năng suất thấp

-Máy rửa thổi khí tuy rửa được rau quả mềm, nhưng bộ phận băng tải phải chìm trong nước do đó dễ bị hư

Điều này đặt cơ sở cho một máy rửa mới có nhiều ưu điểm hơn, đó là máy rửa

nông sản

Máy rửa nông sản cho năng suất cao, giá thành máy tương đối chấp nhận được, chất lượng ổn định Do đó em xin chọn máy rửa nông sản để tính toán và thiết kế

CHƯƠNG 2 : GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT MÁY RỬA NÔNG SẢN

2.1 MỤC ĐÍCH VÀ PHẠM VI ỨNG DỤNG:

2.1.1 Mục đích:

Hầu hết các loại nông sản trước khi đưa vào sản xuất chế biến đều phải qua khâu

sơ chế đầu tiên mà trong đó khâu rửa có một vai trò quyết định đến chất lượng thành phẩm Ngoài việc sử dụng nguyên liệu tươi tốt, ở độ chín thích hợp và có kích thước đủ lớn để chế biến, người ta còn đảm bảo nguyên liệu phải được sạch sẽ trước khi đưa vào chế biến ở các công đoạn tiếp theo

Mức độ bẩn của các loại nông sản phụ thuộc vào lớp vỏ ngoài của nông sản, điều kiện sản xuất – thu hoạch – vận chuyển

Tuy nhiên nông sản nhiệt đới là một mặt hàng đa dạng và phong phú – do đó mức độ bẩn cũng khác nhau, thành phần cấu tạo cũng khác nhau Không thể rửa bằng thủ công hoặc dùng nhiều máy rửa chuyên dùng khác nhau cho từng loại nông sản Máy rửa nông sản mặc dù chưa được hoàn thiện lắm nhưng phần nào cũng đáp ứng được yêu cầu trên

2.1.2 Nước rửa:

Nói chung phải là nước đảm bảo các chỉ tiêu vệ sinh cho phép Nước này phải có độ cứng cao để làm cho nguyên liệu rau quả chắc hơn và ít nở hơn như vải, nhãn, dưa chuột dòn cứng hơn nhưng một số rau họ đậu (có nhiều tinh bột) lại dễ bị sượng

Nói chung độ cứng của nước rửa không quá 20mg э/l, nước để nấu không quá

15 mg э/l Khi dùng nước có nhiều hợp chất của màu sản phẩm dễ bị sẫm hơn do phản ứng giữa sắt và tamin

Người ta sát trùng bằng vôi clorua (3 CaOCl2, Ca (OH)2, 3H2O Tỷ lệ lý thuyết của clo trong vôi clorua theo công thức trên là đạt 42% nhưng thực tế chỉ đạt được không quá 35% Nồng độ clo có tác dụng sát trùng trong nước là 100mg/l nên nếu dùng với vôi clorua còn tốt thì phải pha theo nồng độ 0,03%, nếu vôi clorua cũ hơn thì pha tới 0,05%

2.1.3 Phạm vi ứng dụng:

Máy rửa đa năng được sử dụng trong ngành sản xuất nông sản thực phẩm chế biến nói chung, trong các nhà máy chế biến đồ hộp rau quả hoặc sản xuất các loại thực phẩm chế biến như mứt quả, nước giải khát đóng chai hoặc lon, rau muối chua

2.2.1 Công dụng:

Máy rửa nông sản là một loại máy tổng hợp ưu điểm của các phương pháp rửa khác Do đó máy này làm sạch được nhiều loại trái cây, rau quả, sản phẩm rậm lá, các loại củ, nhánh rẽ

Máy có một thiết bị kiểm soát, phối hợp giữa áp lực nước và không khí bơm vào nước Năng lượng này sẽ truyền toàn bộ hoặc một phần cho sản phẩm Một phần nhỏ cho sản phẩm có kích thước cỡ 3mm cũng được cung cấp năng lượng Máy rửa

đa năng không chuyển động trong nước, trong bể rửa mà phần nước này luôn đảm bảo chiều cao tối thiểu để sự tiêu thụ nước của máy đạt hiệu quả đồng thời sản phẩm vẫn được rửa sạch không dính bám các loại sâu bọ Điều này đã đặt cơ sở cho việc mở ra một phương pháp rửa mới bằng dòng nước chuyển động

Máy rửa đa năng choán ít chỗ, nhỏ gọn, máy tự chứa được nước, sản phẩm và khuấy động sản phẩm bằng khí bơm vào nước Sau đó bằng áp lực tĩnh của nước tác động vào, phần dơ bẩn của sản phẩm sẽ bong tróc và trôi dạt ngoài Phần còn lại sẽ lắng xuống đáy bồn thông qua màng lọc là tấm chắn có đục nhiều lỗ đặt ở đáy của bể rửa

Tang quay hình tròn dùng để tách sản phẩm ở cuối máy đưa toàn bộ số nước tràn ra về chứa vào bể chứa để tái sử dụng

2.2.2 Cấu tạo:

Máy rửa đa năng được cấu tạo bởi các bộ phận chủ yếu như sau:

- Máy bơm nước: Dùng bơm nước từ bể chứa lên và phun thành tia vào bể rửa tạo dòng nước chuyển động trong bể rửa

- Máy bơm khí: Bơm từ đáy bể rửa lên bề mặt thoáng tạo sự khuấy động sản phẩm lúc rửa

- Tầng quay: Ở cuối bể rửa nhằm tách riêng sản phẩm và nước sau khi rửa

- Bể rửa: Có dạng khối chữ nhật

- Bể chứa nước: Dùng để hứng lại nước sau khi rửa và đồng thời bơm lên bể rửa

- Ngoài ra còn có các hệ thống đường ống bơm nước, hệ thống đường ống bơm khí

- Một động cơ để quay tang quay

- Ống xả bể chứa có van mở nhanh

Nước tiêu thụ đạt khoảng 2 – 4m3/tấn sản phẩm tuy nhiên số lượng này vẫn còn ước lượng và tùy thuộc vào điều kiện vệ sinh của nguyên liệu và việc chọn số lượng nước thải

Lợi dụng áp lực nước của dòng tia chuyển động trong môi trường đồng chất để tác dụng và lấy đi các phần tử cần loại bỏ của các vật cùng chuyển động trong môi trường đồng chất

2.3.1 Sơ đồ nguyên lý: (Hình 2.1)

2.3.2 Hoạt động:

Nguyên liệu (1) được đưa vào bể chứa rửa Dưới áp lực của dòng phun tia được cung cấp thông qua một máy bơm Bơm nước từ bể chứa (8) nguyên liệu sẽ chuyển động theo chiều dài bể rửa

Đồng thời với quá trình trên, máy bơm khí (6) sẽ cung cấp liên tục dòng không khí phun từ đáy bể rửa lên mặt thoáng tạo một khu vực rửa hỗn loạn (khu vực I)

Di chuyển hết khu vực 1, áp lực dòng tia cũng giảm đi đồng thời dòng năng lượng của không khí cũng không còn nguyên liệu di chuyển chậm dần trong khu vực rửa bình lắng (khu vực II)

Cuối cùng liệu theo tang quay trên có đục lổ xoay tròn theo tiết diện bề mặt để đưa nguyên liệu ra ngoài đồng thời tách nước được giữ lại trong bể chứa (4) để tái sử dụng lại

Ngoài ra còn có các thiết bị phụ như:

+ Một máng dẫn (7) đặt cuối tang quay để đưa các côn trùng sâu bọ long tróc ra từ nguyên liệu hoặc các phần tử nhỏ khác

+ Một vòi nước (5) dùng để rửa xối nguyên liệu trước khi ra khỏi tang quay

+ Một van tháo nước (9)

+ Một van xả (8) để xả nước trong bể chứa

2.4 Các bộ phận máy cần tính toán thiết kế :

2.4.1 Nhiệm vụ luận văn:

Sau khi xem xét dây chuyền sản xuất công nghệ của nhà máy, các phương án rửa nông sản cũng như hoạt động, nguyên lý của máy rửa nông sản đa năng, em xin thiết kế một máy rửa đa năng có khả năng rửa được nhiều loại nguyên liệu như: nông sản, trái cây, rau quả,… có công suất 2 tấn/giờ

2.4.2 Các bộ phận cần tính toán: (Hình 2.2)

Theo cấu tạo của máy ta thấy máy gồm hai bộ phận chính là:

- Bộ phận dẫn động: đây là bộ phận cung cấp năng lượng của máy gồm:

+ Máy bơm nước dùng để rửa

+ Máy bơm khí làm đảo vị trí nguyên liệu

+ Động cơ làm quay tang quay để đưa nguyên liệu ra ngoài

Đây là các bộ phận tiêu chuẩn nên chúng ta chỉ phân tích tính toán và chọn lựa các sản phẩm có sẵn trên thị trường

- Bộ phận cố định: gồm:

CHƯƠNG 3:

TÍNH TOÁN CÁC BỘ PHẬN DẪN ĐỘNG CỦA MÁY RỬA

3.1.1 Công dụng:

Bơm là loại máy thủy lực biến đổi cơ năng của động cơ thành năng lượng để vận chuyển chất lỏng hoặc tạo nên áp suất cần thiết trong hệ thống truyền dẫn thủy lực

Bơm nói chung hoặc bơm ly tâm nói riêng là loại bơm được sử dụng thông dụng nhất để vận chuyển nhiều loại chất lỏng Bơm ly tâm có hiệu suất tương đối cao Các bơm ly tâm cở lớn có hiệu suất đạt đến 78 – 92% Bơm ly tâm có kết cấu đơn giản chắc chắn và vận hành thuận tiện

Bơm được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực sản xuất:

- Trong nông nghiệp: bơm là loại thiết bị không thể thiếu để thực hiện thủy lợi hóa và cơ khí hóa trong chăn nuôi,trồng trọt

- Trong công nghiệp: có thể nói không một nhà máy nào hoặc cơ sở sản xuất nào mà không sử dụng bơm Nhiều khi bơm là bộ phận quan trọng của một cơ sở sản xuất như trong các công trình khai thác mỏ, quặng dầu hay các công trình xây dựng Hiện nay trong kỹ thuật vận chuyển, phát triển xu hướng dùng bơm và đường ống để vận chuyển các sản phẩm của ngành khai thác mỏ (quặng dầu) hóa chất, nguyên vật liệu xây dựng … Thực tế đã chứng minh đó là phương tiện vận chuyển rất thuận lợi và kinh tế

- Trong ngành chế tạo: máy bơm được sử dụng phổ biến Nó là một trong các bộ phận chủ yếu của hệ thống điều khiển và truyền động thủy lực trong máy

- Trong ngành công nghiệp thực phẩm, công nghiệp chế biến: bơm thường được sử dụng trong các dây chuyền sơ chế, rửa sạch các nguyên liệu trước khi đưa vào chế biến

- Vai trò của bơm trong hệ thống thiết bị công nghệ vô cùng quan trọng, do vậy để hệ thống công nghệ hoạt động được tốt; một trong những vấn đề quan trọng là biết phương pháp tính toán và chọn các thông số của bơm cho phù hợp điều kiện kỹ thuật, lắp đặt và vận hành bơm đúng yêu cầu kỹ thuật

3.1.2 Phân loại:

Vì bơm được sử dụng rộng rãi như vậy nên nó có rất nhiều loại, nhiều kiểu khác nhau

a) Phân loại theo nguyên lý làm việc: bơm được chia thành hai loại chủ yếu:

- Bơm cánh dẫn: gồm bơm ly tâm, bơm hướng trục

- Bơm thể tích: gồm bơm pittông, bơm rất, bơm bánh răng

b) Phân loại theo công dụng: bơm được phân loại thành:

- Bơm cấp nước nồi hơi (trong nhà máy nhiệt điện)

- Bơm dầu (trong các hệ thống truyền động thủy lực)

- Bơm nhiên liệu

- Bơm cứu hỏa

- Bơm hóa chất

c) Phân loại theo phạm vi cột áp hay lưu lượng sử dụng: Người ta chia bơm thành

các loại:

- Bơm có cột áp cao, trung bình và thấp

- Bơm có lưu lượng cao, trung bình và thấp

Ngoài ra còn có những loại bơm đặc biệt không thuộc các loại trên như: bơm nước

ba, bơm phun tỉa

Trừ những bơm chuyên dùng trong truyền động thủy lực, thông thường trong kỹ thuật có ba loại bơm được sử dụng rộng rãi là: bơm ly tâm, bơm hướng trục và bơm pittông

- Kết cấu nhỏ, gọn, chắc chắn,làm việc tin cậy

- Hiệu suất η của bơm tương đối cao so với các loại bơm khác (η = 0,65 – 0,9)

b)Phân loại:

- Bơm ly tâm thường được phân loại theo các cách sau đây:

* Phân loại theo cột áp của bơm:

- Bơm cột áp thấp: H<20 cột nước

- Bơm cột áp trung bình: H = 20 – 60m cột nước

- Bơm cột áp cao: H>60 cột nước

* Theo số bánh công tắc lắp trên trục: bơm được phân thành

- Bơm cấp 1: là loại bơm chỉ có 1 bánh công tắc lắp trên trục

- Bơm nhiều cấp: là loại bơm có nhiều bánh công tắc lắp trên trục và dòng chảy đi liên tục từ cấp này đến cấp khác Theo kết cấu của bơm nhiều cấp có thể nói rằng bơm nhiều cấp là sự mắc nối tiếp nhiều bơm một cấp Bơm nhiều cấp có cột áp bằng tổng cột áp của các bánh công tác Số lượng bánh công tác trong bơm nhiều cấp tùy thuộc vào cột áp yêu cầu thường có 2 – 8 cấp, có thể tới 12 cấp Trong thực tế kết cấu bơm nhiều cấp rất nhỏ gọn và độ làm kín nước rất tốt nên có thể được lắp đặt chìm hẳn trong nước

* Theo số dòng chất lỏng đi qua bơm:

- Bơm ly tâm một miệng hút

- Bơm ly tâm hai miệng hút: bơm hai miệng hút có 2 bánh công tác mắc đấu lưng nhau và cùng đưa lưu chất ra buồng đẩy Bơm 2 miệng hút tương đương với việc

mắc song song 2 bơm Lưu lượng qua bơm 2 miệng hút bằng tổng lưu luợng 2 bánh công tác Cột áp của bơm bằng cột áp của bánh công tác

* Theo vị trí trục bơm có:

- Bơm trục ngang

- Bơm trục đứng

Ngoài ra còn có một số dạng đặc biệt của bơm ly tâm như: bơm giếng, bơm hút bùn,…

c) Nguyên lý làm việc: (hình 3.1)

Xét sơ đồ kết cấu của 1 bơm ly tâm đơn giản ta thấy bơm ly tâm gồm có các bộ phận chủ yếu sau: Trước khi bơm làm việc cần phải làm cho thân bơm (trong đó có bánh công tác) và ống hút được điền đầy chất lỏng gọi là mồi bơm

Khi bơm làm việc, bánh công tác quay, các phần tử chất lỏng trong bánh công tác dưới ảnh hưởng của lực ly tâm bị dồn từ trong ra ngoài chuyển động theo các máng dẫn và đi vào ống đẩy với áp suất cao hơn đó là quá trình đẩy của bơm Ở lối vào của bánh công tác tạo nên một vùng có chân không và dưới tác dụng của áp suất trong bể chứa lớn hơn áp suất ở lối vào của bơm, chất lỏng ở bể hút liên tục bị đẩy vào bơm theo ống hút đó là quá trình hút của bơm, quá trình hút và đẩy của bơm là quá trình liên tục, tạo nên dòng chảy liên tục qua bơm

Bộ phận dẫn hướng ra (thường có dạng xoắn ốc nên còn lại là buồng xoắn ốc) Để dẫn chất lỏng từ bánh công tác ra ống đẩy được điều hòa ổn định và còn tác dụng biến một phần động năng của dòng chảy thành áp năng cần thiết

3.1.4 Dòng tia:

Dòng tia là dòng chất lỏng hay khí chuyển động trong môi trường chất lỏng hay khí

a)Phân loại tính chất:

* Tùy theo mức độ ảnh hưởng của môi trường đến chuyển động của luồng, người ta phân ra 2 loại: luồng ngập và luồng không ngập

b)Xác định dòng tia cần nghiên cứu:

Đó là dòng tia ngập không tự do vì môi trường chuyển động có thể tích hạn chế Trạng thái chuyển động của luồng là chảy rối

3.2.1 Nguyên lý:

Để lợi dụng động năng của dòng tia, ta cho dòng tia tự do tác dụng vào vật rắn đang đứng yên Dưới tác dụng của dòng tia có tốc độ µ0, vật rắn sẽ di động với tốcđộ v0 cùng chiều với µ0 Lúc ấy dòng tia đã tác dụng lên vật rắn 1 xung lực và sinh ra 1 công suất Xác định được công suất cực đại của dòng tia cùng với công suất để thắng lực cản của nước, ta đã xác định được công suất thủy lực hữu ích của máy bơm

3.2.2 Phân tích động học & động lực học: (Hình 3.2)

- Xét 1 vật có khối lượng m nhất định (trong môi trường không khí)

- Tại thời điểm ban đầu vật đứng yên v0 = 0

- Để vật chuyển động được vị trí (2), ta đã xác định được công suất thủy lực hữu ích của máy bơm

a) Phân tích động học:

- Nhằm xác định vận tốc và gia tốc của vật:

- Tại thời điểm (2) vật đạt vận tốc tức thời v2 và gia tốc a2 ta có:

Biết s và t ta xác định được a2 và v2

b) Phân tích động lực học:

Nhằm xác định lực tác dụng ban đầu F:

Tại thời điểm (2) vật đang chịu tác động của các lực:

Fms ngược chiều chuyển động F - Fms = 0

Tại (2) vật đạt vận tốc v2 Vậy công của ngoại lực là:

Nếu quá trình được thực hiện trong nước thì công suất sẽ tăng lên theo khối lượng riêng của nước theo mối quan hệ như sau:

Nk σk

- = -

Nn σn

Với Nk : công suất trong không khí

Nn : công suất trong nước

σk : khối lượng riêng không khí : 1,2kg/m2

σn : khối lượng riêng nước: 103kg/m3

Nk 103

Nn = -

1.2

Nn chỉ là công suất hữu ích để tạo chuyển động cho vật

c) Xác định lực cản của nước:

Thực tế thì vật cản chịu lực tác dụng bởi lực sản của nước theo khối lượng, khối lượng riêng và tiết diện mà vật sẽ chịu tác dụng bởi lực cản khác nhau

Xét những vật có σv ≤ σ nước

* Lực cản tối đa theo công suất (công suất 2 tấn/giờ)

- Lực cản ma sát: xét cho 1 đơn vị khối lượng (m = 1kg)

Tms = Cxms ½ σ V2∞ S

Do dòng tia ở trạng thái chảy rối nên

Cxms = CF = 0,074 Re– 1/5 (Re = 2320)

V∞: vận tốc dòng tia

S: Tiết diện đơn vị (chiếu theo phương // với phương vận tốc)

m = 2000 kg => (Tms)max = Tms 2000

- Lực cản áp suất : xét cho 1 đơn vị

Gọi P là áp suất tại 1 điểm trên bề mặt vật cản

Aùp lực tác dụng lên 1 phân tố diện tích:

m = 2000kg = (Tap)max = Tap 2000

Lực cản tổng cộng khi thực hiện công suất 2 tấn/giờ

(Tc)max = (Tms)max + (Tap)max

Công suất tối đa của lực cản tổng cộng:

(Tc ) max s

Nc = - (1)

t

* Lực cản tối đa của thiết bị cần thiết kế:

Phụ thuộc hình dạng bồn rửa của thiết bị Sơ bộ hình dạng bồn rửa là dạng khối chữ nhật

- Lực cản ma sát: (Tms) = Cms ½ P V∞ 2 s

Ta có: Tms  (Tms)max khi s  s max

Khi đó vật cần rửa đã điền đầy bồn rửa theo phương ┴ vận tốc (A-A)

s max do người thiết kế qui định khi thiết kế kích thước bồn rửa

Vậy (Tms)max = Cms ½ P V∞ 2 s max

- Lực cản áp suất:

Tap = ∫ dFp = ∫ (P – P0) ds = P.s = s.h.δ

Tap  (Tap)max khi s  s max

Khi đó vật cần rửa cũng đã sắp xếp đầy bồn rửa theo phương // phương vận tốc (B – B)

- Lực cản tổng cộng của thiết bị:

(Tc)max = (Tms)max + (Tap)max

Công suất tối đa của lực cản của thiết bị cần thiết kế:

3.3.1 Chiều dài s của bồn rửa:

- Phải đảm bảo được chiều dài s tối thiểu để xung lực của dòng tia có đủ thời gian làm sạch vật rửa trong quá trình chuyển động của vật trong bồn rửa

- Ta có: F = P ω : F phụ thuộc vào:

+ ω : tiết diện dòng tia Sơ bộ chọn  dòng tia: 10mm

+ P: áp suất tại đầu ra máy bơm: vì là máy sản xuất, có thể chọn 20m<P<60m (áp trung)

Khi s≤4, v tăng tương đối, chọn s trong khoảng này máy sẽ gọn hơn và tiết kiệm nguyên vật liệu hơn

Vậy chọn s = 3m

3.3.2 Công suất thủy lực hữu ích:

a) Kích thước khối nước trong bồn rửa (khối chữ nhật):

Sơ bộ:

- Dài 2500m

- Rộng 800mm (rộng =1/3 chiều dài)

- Cao 200mm (cao = 1,4 chiều rộng)

Tổng diện tích bề mặt rửa: dt = 0,8 2,5 = 2m2

Thể tích khối nước rửa trong bồn: v = 0,8 0,2 2,5 = 0,4m3

b) Xác định các thông số động học và động lực học của vật:

- Động học: xét trong môi trường không khí, bỏ qua lực ma sát.Biết s= 3m, t=3600s

c) Công suất thủy lực hữu ích:

Công của một đơn vị khối lượng:

N.103 3,1 103

Nnước = - = - = 2583,34w = 2,6kw

1,2 1,2

3.3.3 Công suất tổn hao do lực cản của nước:

a) Sơ bộ xác định các thông số của máy bơm:

Bỏ qua lực cản của dòng nước, chọn công suất máy bơm nước:

- Chọn tiết diện dòng tia:

- Tiết diện bồn rửa là 0,8m 0,2m không thể bố trí 1 vòi phun mà cần phải bố trí nhiều vòi phun để đảm bảo áp lực của dòng tia sẽ phân bố đều lên tiết diện của vật rửa vốn nằm phân bố rãi rác trong bồn

- Chiều cao: h = 0,2 : bố trí 3 đường ống phun tia

- Chiều rộng bồn rửa: R = 0,8m : phân bố ống khoảng 15 lổ phun Khoảng cách giữa 2 lổ phun K = 45mm

- Bồn thuộc loại bơm áp có cột áp trung, gọi áp suất tại đầu phun tia là: Pp Ta có:

b) Lực cản của dòng nước:

* Lực cản tối đa theo công suất (2 tấn/giờ)

- Lực ma sát:

Tms = Cxms ½ P v∞ 2 s

Trong đó: Cxms = CF = 2320-1/5 0,074 = 0,016 (đối với lớp biên rối)

v∞ = 25,4m/s

s: tiết diện đơn vị

Chọn thể tích đơn vị: v = 0,001m3

- Lực cản tổng cộng:

(Tc)max = (Tap)max + (tap)max

Thể tích bồn rửa: vb = 0,2 0,8 2,5 = 0,4m3

Khối lượng tối đa của vật chứa trong bồn có thể đạt M = 300 – 350 kg

3.4.1 Giới thiệu chung về hệ thống đường ống:

3.4.1.1.Khái niệm:

Sức cản thủy lực xuất hiện trong chất lỏng nhớt Sức cản này gây ra tổn thất năng lượng của chất lỏng hay còn gọi tổn thất cột nước Người ta phân biệt ra 2 dạng tổn thất cột nước

a) Sức cản ma sát (tổn thất dọc đường):

Phân bố dọc theo chiều dài dòng chảy một cách đều đặn (đối với dòng chảy đều) hoặc gần như vậy (đối với dòng chảy đổi dần) Phần năng lượng của dòng chảy tiêu hao để khắc phục sức cản này gọi là tổn thất dọc đường (hđ) Tổn thất này tỉ lệ thuận với chiều dài dòng chảy

b) Sức cản cục bộ:

Xảy ra tập trung ở một số khu vực, tại đó dòng chảy chịu sự biến dạng cục bộ hay biến đổi đột ngột Phần năng lượng tiêu hao của chất lỏng để khắc phục sức cản này gọi là tổn thất cục bộ (hc) Nói chung tổn thất này không phụ thuộc chiều dài dòng chảy mà phụ thuộc vào dạng hình học của sức cản cục bộ Sức cản cục bộ xảy ra độc lập

Với giả thiết các dạng tổn thất trên xảy ra độc lập với nhau thì tổn thất năng lượng

hw của dòng chảy có thể viết như sau:

hw = ∑hđ + ∑hc

3.4.1.2 Mục đích yêu cầu của hệ thống đường ống:

- Vận chuyển nước từ bể chứa đến miệng phun tia Tạo cho nước có một năng lượng nhất định và truyền năng lượng này đến sản phẩm cần rửa bằng máy bơm cánh dẫn

- Khi vật rắn và chất lỏng nhớt bao quanh có chuyển động tương đối với nhau thì giữa chúng sẽ phát sinh lực cản Đó là sức cản thủy lực, sức cản này được xác định bởi tác dụng của lực ma sát giữa vật và chất lỏng Lực ma sát được tạo nên từ độ chênh áp suất ở trước và sau vật Chính lực ma sát là nguyên nhân trực tiếp làm bong tróc các phần tử không cần thiết bám dính bên ngoài sản phẩm Do đó hệ thống đường ống phun tỉa phải tạo được chuyển động tương đối giữa vật và dòng chất lỏng

- Đảm bảo các dòng tia sẽ được phân bố đều trong bể rửa và nước trong bể luôn ở trạng thái chuyển động trong quá trình rửa (làm việc) Áp lực tại mỗi miệng phun tia phải bằng nhau

3.4.1.3 Sơ đồ bố trí hệ thống đường ống (Hình 3.4)

a) Cách bố trí:

- Một đường ống hút nối bơm với bể chứa nước thông qua khớp nối và lưới chắn rác trước khi vào bơm chằm loại bỏ bớt cặn rác còn sót lại trong bể chứa

- Một đường ống đẩy (A) dẫn nước từ bơm lên bể rửa, sau khi vào bể rửa đường ống chính sẽ được phân ra 3 đường ống nhánh Rải dọc theo chiều ngang bể rửa nhằm đảm bảo áp lực dòng tia rải đều toàn bộ diện tích bể rửa

- Một đường ống đẩy (B) rẽ nhánh từ đường (A) với tiết diện lớn hơn nhằm làm giảm vận tốc và áp suất dẫn nước đến tăng quay rửa xối lên vật trước khi ra khỏi bể rửa

b) Cấu tạo:

Hệ thống đường ống được thiết kế theo tiêu chuẩn như sau:

kính (m)

Chiều dài (m)

Ống đẩy

(2)

Thép Schedule

an toàn Ống đẩy

(3)

Thép Schedule

chỉnh Q Thép

Schedule

01 van kiểm tra

* Số lổ phun tia trên đường ống nhánh:

Ta có chiều dài ống nhánh: l = 0,7m

Khoảng cách giữa 2 lổ: K = 0,1m

Do 2 đầu không có lổ phun nên số lổ trên 1 nhánh là: 0,5 lổ

Tổng số lổ của hệ thống phun tia:

∑S1 = 5 3 = 15 lổ

3.4.2 Cơ sở tính toán đường ống thủy lực:

Đường ống dùng để vận chuyển chất lỏng Tùy theo nhiệm vụ mà hệ thống đường ống có thể là đường ống dài hoặc đường ống ngắn Trong tính toán thủy lực đường ống, người ta căn cứ vào tổn thất cục bộ so với tổn thất dọc đường mà chia đường ống ra làm 2 loaị:

- Đường ống dài: là đường ống trong đó tổn thất dọc đường được xem là chủ yếu thường:

3.4.2.1.Tính đường ống hút:

Do kết cấu máy bơm đặt ngang bằng bể chứa nước để chuyển nước lên bể rửa

- Aùp suất hút của bơm:

Viết phương trình Bernoulli cho mặt cắt 11 và 2-2 Lấy mặt cắt 2-2 là bề mặt ngang qua tâm lỗ thoát (cũng là tâm miệng ống hút) làm mặt chuẩn

- Tổn thất qua lổ.

- Tổn thất qua lưới chắn trước khi vào bơm

- Tổn thất dọc đường

Hình 3.5: Sơ đồ tính thủy lực đường ống đẩy

Gọi HB là năng lượng được tăng thêm cho 1 đơn vị trọng lượng chất lỏng khi đi qua bơm

- Xét sự cân bằng năng lượng của chất lỏng ở mặt cắt (2-2) và (3-3), ta có:

Viết phương trình Bernoulli cho mặt cắt (2-2) và (3-3), lấy mặt cắt (3-3) làm mặt chuẩn

Pd4: áp suất đẩy sau khi ra khỏi lổ tại mặt cắt (4-4)

Để dòng nước sau khi ra khỏi bể chứa nhằm thực hiện yêu cầu là đưa sản phẩm đến tang quay thì Pd4 >0 và xem như dòng chất lỏng từ mặt cắt (4-4) sẽ chuyển đến mặt cắt (5-5)

Viết phương trình Bernoulli cho mặt cắt (4-4) và (5-5) ta có: