Nghiên cứu thiết kế máy ấp trứng gia cầm sử dụng phối hợp năng lượng mặt trời và khí sinh học (biogas)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI  LÊ DIÊN NGHỊ NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÁY ẤP TRỨNG GIA CẦM SỬ DỤNG PHỐI HỢP NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ KHÍ SINH HỌC (BIOGAS) LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI  LÊ DIÊN NGHỊ NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÁY ẤP TRỨNG GIA CẦM SỬ DỤNG PHỐI HỢP NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ KHÍ SINH HỌC (BIOGAS) CHUYÊN NGÀNH : KỸ THUẬT CƠ KHÍ Mà SỐ : 60.52.01.13 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS. TRẦN NHƯ KHUYÊN HÀ NỘI - 2014 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật i i LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa hề ñược sử dụng và bảo vệ một học vị nào. Tôi xin cam ñoan rằng mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này ñều ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñược chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày…….tháng…….năm 2014 Tác giả luận văn: Lê Diên Nghị Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật ii ii LỜI CẢM ƠN Trong quá trình học tập và nghiên cứu tại lớp cao học khoá 21 chuyên ngành Kỹ thuật cơ khí Trường ñại học nông nghiệp Hà Nội, tôi ñã nhận ñược sự giúp ñỡ, giảng dạy nhiệt tình của các thầy giáo, cô giáo trong trường. Nhân dịp này tôi xin ñược bầy tỏ lời cảm ơn chân thành tới các thầy giáo, cô giáo trong trường. Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới gia ñình và PGS. TS Trần Như Khuyên, người ñã tận tình hướng dẫn, giúp ñỡ tôi hoàn thành ñề tài nghiên cứu này. Tôi xin chân thành cảm ơn Tiến sĩ Nguyễn Thanh Hải cùng tập thể các thầy, cô giáo trong bộ môn Thiết bị bảo quản - Khoa Cơ ñiện - Trường ñại học nông nghiệp Hà Nội. Tôi xin chân thành cảm ơn lãnh ñạo, các bạn ñồng nghiệp của trường Cao ñẳng Công nghệ và Kinh tế Hà Nội ñã tạo ñiều kiện cho tôi trong quá trình học tập cũng như thực hiện ñề tài. Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày…….tháng…….năm 2014 Tác giả luận văn Lê Diên Nghị Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật iii iii MỤC LỤC Lời cam ñoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục bảng vi Danh mục hình vii DỜI MỞ ðẦU 1 Chương 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 2 1.1 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ TIÊU THỤ GIA CẦM 2 1.1.1 Tốc ñộ tăng trưởng ngành chăn nuôi gia cầm 2 1.1.2 Các phương thức chăn nuôi chủ yếu 5 1.1.3 Hệ thống thị trường tiêu thụ sản phẩm 6 1.2 QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ ẤP TRỨNG GIA CẦM 7 1.2.1 ðặc ñiểm cấu tạo và thành phần vật chất của trứng gia cầm 7 1.2.2 Nguyên tắc và mục ñích ấp trứng nhân tạo 11 1.2.3 Yêu cầu sinh lý ấp nở quả trứng 12 1.2.4 Chế ñộ ấp 14 1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU MÁY ẤP TRỨNG GIA CẦM 16 1.3.1 Tình hình nghiên cứu máy ấp trứng gia cầm trên thế giới 16 1.3.2 Tình hình nghiên cứu máy ấp trứng gia cầm ở Việt nam 25 1.4 NĂNG LƯỢNG SỬ DỤNG TRONG QUÁ TRÌNH ẤP TRỨNG. 30 1.4.1 Các nguồn năng lượng sử dụng trong máy ấp trứng 30 1.4.2 Nguồn năng lượng tái tạo và khả năng ứng dụng trong các máy ấp trứng 31 1.5 MỤC ðÍCH, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 36 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật iv iv 1.5.1 Mục ñích nghiên cứu 36 1.5.2 Nội dung nghiên cứu 37 1.5.3 Phương pháp nghiên cứu 37 CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ PHẬN ẤP TRỨNG GIA CẦM 38 2.1 SƠ ðỒ NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ TỔNG THỂ MÁY ẤP TRỨNG GIA CẦM 38 2.2 TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH TRAO ðỔI NHIỆT ẨM TRONG MÁY ẤP TRỨNG 40 2.2.1 Cơ sở tính toán quá trình trao ñổi nhiệt ẩm trong máy ấp trứng 40 2.2.2 Chọn ñiều kiện ban ñầu 42 2.2.3 Tính nhiệt cho quá trình ấp 42 2.2.4 Tính ẩm trong quá trình ấp 47 Chương 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ THU NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 51 3.1 KẾT CẤU BỘ THU NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ðỂ ðỐT NÓNG KHÔNG KHÍ (COLLECTOR) 51 3.1.1 Collector phẳng 51 3.1.2 Collector dạng zic zắc 53 3.1.3 Collector dạng tập trung 54 3.2 LỰA CHỌN KẾT CẤU BỘ THU NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 55 3.3 PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG TRONG BỘ THU NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 56 3.3.1 Sơ ñồ tính toán 56 3.3.2 Thiết lập phương trình cân bằng năng lượng 57 3.3.3 Sự truyền nhiệt trong kênh dẫn không khí nóng 61 3.4 XÁC ðỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA BỘ THU NĂNG Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật v v LƯỢNG MẶT TRỜI 62 Chương 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ PHẬN CHUYỂN ðỔI NĂNG LƯỢNG KHÍ SINH HỌC THÀNH NĂNG LƯỢNG NHIỆT 66 4.1 NGUỒN NĂNG LƯỢNG KHÍ SINH HỌC 66 4.2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ PHẬN ðỐT KHÍ SINH HỌC 68 4.2.1 Cấu tạo bộ phận ñốt khí sinh học 68 4.2.2 Xác ñịnh các thông số cơ bản của bộ phận ñốt khí gas 69 4.3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ TRAO ðỔI NHIỆT 73 4.3.1 Lựa chọn nguyên lý kết cấu thiết bị trao ñổi nhiệt 73 4.3.2 Tính toán thiết kế thiết bị trao ñổi nhiệt kiểu ống xoắn 73 4.3.3 Tính và chọn quạt thông gió 79 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 82 KẾT LUẬN 82 KIẾN NGHỊ 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật vi vi DANH MỤC BẢNG STT Tên bảng Trang 1.1 Số lượng gia cầm qua các năm 3 1.2 Số lượng gia cầm theo các vùng sinh thái 4 1.4 Các thông số của chế ñộ ấp ñơn kỳ 14 1.5 Bộ phận tạo nhiệt của một số máy ấp trứng ñối lưu cưỡng bức 19 1.6 Số lượng công trình KSH ñã xây dựng thuộc Dự án 35 4.1 Giới thiệu thành phần của các chất trong khí sinh học 66 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật vii vii DANH MỤC HÌNH STT Tên hình Trang 1.1 Cấu tạo giải phẫu của quả trứng gà 8 1.2 Giàn tầng 17 1.3 Giàn trống 18 1.4 Hệ thống tạo ẩm 21 1.5 Bộ phận tạo nhiệt làm mát và quạt gió cưỡng bức 22 1.6 Máy ấp trứng kiểu giàn tầng 24 1.7 Máy ấp trứng kiểu giàn trống 25 1.8 Sơ ñồ nguyên lý cấu tạo máy ấp trứng AT-2000 27 1.9 Máy ấp trứng AT- 45.000 28 1.10 Bản ñồ phân bố năng lượng bức xạ trung bình 33 1.11 Chỉ số ñộ trong trung bình của bầu khí quyển 34 2.1 Sơ ñồ nguyên lý cấu tạo máy ấp trứng gia cầm sử dụng phối hợp năng lượng mặt trời và khí sinh học ATMB-3000 39 2.2 Nhiệt lượng của trứng trong quá trình ấp nở 41 3.1 Sơ ñồ cấu tạo của collector phẳng 51 3.2 Collector tấm trần 52 3.3 Collector dòng trên 53 3.4 Collector dòng dưới 53 3.5 Collector dòng song song 53 3.6 Collector dạng zic zắc 54 3.7 Collector dạng tập trung 55 3.8 Mô hình cấu trúc của collector không khí 56 3.9 Sơ ñồ quá trình trao ñổi nhiệt ẩm trong bộ thu năng lượng mặt trời 56 4.1 Cấu tạo bộ phận ñốt khí gas 69 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 1 1 LỜI MỞ ðẦU Hiện nay ở nước ta, ngành chăn nuôi gia cầm ñang phát triển nhanh. Phần lớn gia cầm ñược nuôi tập trung trong các trang trại chăn nuôi có ñầu tư cơ khí hóa và tự ñộng hóa. ðể ñáp ứng nhu cầu con giống với số lượng lớn và chất lượng cao cho các trang trại chăn nuôi, trứng gia cầm phải ñược ấp bằng máy. Cho ñến nay, hầu hết các máy ấp trứng gia cầm ñều sử dụng năng lượng ñiện ñể cấp nhiệt cho quá trình ấp. ðây là nguồn năng lượng có giá thành cao và không ổn ñịnh ñã làm tăng chi phí cho quá trình ấp. Trong khi ñó nguồn năng lượng khí sinh học (biogas)” ñược sản sinh trong các hầm xử lý chất thải ở ngay các trang trại chăn nuôi gia cầm (không sử dụng ñến hoặc sử dụng không hết), ñược thải trực tiếp vào khí quyển hoặc ñốt cháy tự do, vừa gây lãng phí năng lượng vừa gây ô nhiễm môi trường và làm cho trái ñất nóng lên. Hiện nay, ở nước ta chưa có cơ sở nào nghiên cứu ứng dụng khí sinh học vào trong máy ấp trứng, một mặt do chưa có hệ thống thiết bị chuyển ñổi năng lượng phù hợp hơn nữa việc ñiều chỉnh chính xác các thông số như nhiệt ñộ, ñộ ẩm của quá trình ấp khá phức tạp. Vì vậy, việc nghiên cứu thiết kế chế tạo máy ấp trứng sử dụng năng lượng khí sinh học là vấn ñề rất cấp thiết. Xuất phát từ tình hình thực tiễn trên, chúng tôi thực hiện ñề tài: “Nghiên cứu thiết kế máy ấp trứng gia cầm sử dụng phối hợp năng lượng mặt trời và khí sinh học (biogas). [...]... khí s ch vào qua mi ng hút ñ y thán khí trong máy ra ngoài qua c a thoát Thông gió cư ng b c có ưu ñi m t c ñ lưu thông không khí nhanh, t o nên s ñ ng ñ u c a nhi t ñ trong bu ng p ñư c áp d ng trong các máy gia c m có năng su t cao vài nghìn ho c vài ch c nghìn tr ng Qu t có th ñ 21 trên tr n ho c thành sau c a máy, c a c p và thoát c a thoát khí ñư c b trí phía trên c a máy Hi n nay m t s lo i máy. .. dãy máy p tr ng gia c m v i năng su t và công su t khác nhau phù h p v i qui mô c a các cơ s s n xu t Các lo i máy p tr ng gia c m ñư c chia thành 2 lo i: - Máy p tr ng gia c m c nh bao g m các máy có năng su t: 1000; 1500; 1800; 2000; 3000 qu /m (mã hi u AT - 1000 ÷ AT - 3000) ðây là lo i máy p - n k t h p ki u giàn tr ng, th c hi n p và n trong cùng m t máy theo ch ñ p ña kỳ Máy s d ng ngu n năng. .. ng ñi n; - Theo m c cơ khí hóa và t ñ ng hóa: Máy p tr ng máy p tr ng th công, máy p tr ng bán t ñ ng, máy p tr ng t ñ ng hoàn toàn; - Theo nguyên lý c u t o: Máy p n k t h p, máy p n riêng; - Theo ch ñ p: Máy p tr ng ñơn kỳ, máy p tr ng ña kỳ ( p g i) 16 b) Nguyên lý c u t o chung c a máy p tr ng gia c m Nhìn chung các máy p tr ng hi n ñ i ñư c c u t o b i các b ph n chính: T p và giàn ñ t khay tr ng,... nhiên và thông gió cư ng b c Thông gió t nhiên là d a vào tính ch t ñ i lưu c a không khí Khi nhi t ñ cao không khí nóng s b c lên trên, ra ngoài mang theo thán khí, không khí l nh s tràn vào mang theo dư ng khí Thông gió t nhiên có ưu ñi m máy có c u t o ñơn gi n nhưng có như c ñi m t c ñ lưu thông không khí ch m, ñ chênh l ch nhi t ñ các vùng trong bu ng p cao và ch áp d ng cho các lo i máy p có năng. .. ñã nghiên c u thành công phương pháp p tr ng b ng máy và t nh ng năm 80 c a th k 19 hàng lo t máy p tr ng công nghi p ñã ra r i và ñưa vào s n xu t v i năng su t máy lên t i hàng ch c nghìn tr ng Cho ñ n nay trên th gi i ñã có khá nhi u lo i máy p tr ng công nghi p ñư c áp d ng trong s n xu t Có th phân lo i như sau: - Theo nguyên t c t o nhi t: Máy p tr ng b ng nư c nóng, máy p tr ng b ng ñèn d u, máy. .. hình nghiên c u máy p tr ng gia c m Vi t nam nư c ta, máy p tr ng công nghi p ñư c nghiên c u và s d ng t nh ng năm 70 c a th k 20 Các lo i máy p tr ng Y - 50, Pekop δ (Liên xô xũ), Bismark (C ng hòa dân ch ð c), GX - 10000 (Hunggari),… ñã ñư c ñưa vào s d ng trong các xí nghi p chăn nuôi gia c m l n như Tam ð o, Ba 25 Vì, An Khánh,… Sau năm 1991 m t s các máy p tr ng th h cũ ñư c thay b ng các máy. .. ñ n quá trình sinh lý c a phôi ð ch ñ p ð m: Cũng như nhi t ñ , ñ p ð m cũng ñóng vai trò quan tr ng trong m thích h p 60 ÷ 80% tùy theo t ng giai ño n p và lo i tr ng m cũng ñư c phân các giai ño n ñ thay ñ i Ví d , khi p tr ng gà thư ng chia 3 giai ño n tương ng v i 3 giai ño n ñ thay ñ i nhi t ñ : Giai ño n 1: 60 ÷ 65%, giai ño n II: 55 ÷ 60% và giai ño n III: 65 ÷ 70% Trong t ng giai ño n ph i... t ki m ngu n năng lư ng ñi n, gi m chi phí ñi n năng và h giá thành s n ph m, m t s máy p c a hãng PAS REFORM, CHICK MASTER và PETERSIM ch t o cho khu v c châu Âu và M có b ph n t o nhi t s d ng nư c nóng công nghi p Nư c nóng ñư c bơm vào b ph n trao ñ i nhi t ñư c ñ t bên trong máy Nhi t ñ bu ng p ñư c ñi u ch nh qua h th ng van ñi u khi n S d ng nư c nóng công nghi p cho máy p tr ng gia c m có nhi... tư ng phát sinh năng lư ng giai ño n này, nhi t ñ ñư c duy trì trong kho ng (37,6 - 37,8)0C Giai ño n ti p theo quá trình t a nhi t c a phôi càng nhi u nên nhi t ñ c n ñư c duy trì n ñ nh m c 37,70C và m c 37,20C cu i cùng trong giai ño n n nhi t ñ ch c n gi Yêu c u v nhi t ñ và ñ m c a ch ñ p ñơn kỳ thay ñ i theo t ng giai ño n và theo mùa Nhi t ñ ñư c ñi u khi n theo chương trình theo giai ño n yêu... NGHIÊN C U MÁY P TR NG GIA C M 1.3.1 Tình hình nghiên c u máy p tr ng gia c m trên th gi i a) L ch s phát tri n máy p tr ng gia c m trên th gi i p tr ng gia c m nhân t o ñã ñư c áp d ng cách ñây hàng nghìn năm Theo tài li u c a nhà s h c, tri t h c Ai C p Aristotle, ngư i Ai C p ñã áp d ng phương pháp p tr ng nhân t o l n ñ u tiên vào năm 400 trư c công nguyên, trong các lò p ñ p b ng ñ t và th p ng . Nghiên cứu thiết kế máy ấp trứng gia cầm sử dụng phối hợp năng lượng mặt trời và khí sinh học (biogas). 2 Chương 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ TIÊU THỤ GIA. GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI  LÊ DIÊN NGHỊ NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÁY ẤP TRỨNG GIA CẦM SỬ DỤNG PHỐI HỢP NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ KHÍ SINH HỌC (BIOGAS) . GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI  LÊ DIÊN NGHỊ NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÁY ẤP TRỨNG GIA CẦM SỬ DỤNG PHỐI HỢP NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ KHÍ SINH HỌC (BIOGAS)