c/ Lựa chọn công nghệ, chế độ, nguyên lý sấy và ổn định tính cơ-lý của viên
3.1.2. Nghiên cứu hoàn thiện kết cấu máy làm nguội TACN dạng viên.
3.1.2.1). Nguyên lý làm việc của máy làm nguội.
Máy làm nguội TACN dạng viên là thiết bị tiến hành làm nguội và loại trừ ẩm sau khi tiến hành tạo viên hoặc thức ăn viên nóng sau khi ra khỏi máy sấy. Thức ăn chăn nuôi dạng viên khi vừa ra khỏi máy ép thông th−ờng có nhiệt độ từ 70 ữ 850 độ ẩm ω = 18 ữ 20% (và khi ra khỏi máy sấy có t0 = 50 ữ 60 0C và thuỷ phần ω = 11 ữ 14% ). Viên lúc này mềm, dễ nứt vỡ hoặc
viên có bề mặt đanh lại nh−ng nhiệt độ của viên cũng rất cao khi qua máy làm nguội viên sẽ đ−ợc tác động tích cực trong việc làm giảm độ ẩm, còn t0 của viên thì đ−ợc giảm xuống tiếp cận với nhiệt độ môi tr−ờng (nói chung t0 viên hơn nhiệt độ môi tr−ờng từ 3 ữ 5 0C).
Sử dụng máy làm nguội để làm giảm nhiệt độ và giảm ẩm đối với TAGS dạng viên là ph−ơng pháp đơn giản và rẻ tiền nhất. Về nguyên lý làm việc nh− máy sấy viên với tác nhân sấy là không khí môi tr−ờng (nh− đã trình bày ở phần cơ sở lựa chọn công nghệ sấy viên). Khi độ ẩm không khí thấp ϕ < 60% thì máy làm mát có vai trò nh− một máy sấy và làm nguội viên khi độ ẩm không khí cao ϕ >60% thì thời gian thoát ẩm của viên rất là lâu. Khi đ−a thêm máy sấy vào dây chuyền sản xuất TACN dạng viên, thì máy làm nguội đóng vai trò làm nguội viên và có tác động tích cực trong qui trình thoát ẩm của viên.
3.1.2.2). Tính toán thiết kế máy làm nguội viên.
a/ Yêu cầu đối với máy làm nguội viên.
+ Quá trình làm nguội theo nguyên lý đối l−u c−ỡng bức: không khí trao đổi nhiệt với viên sau khi sấy (t0 = 50 ữ 60 0C) tốc độ trao đổi t0 phải nhanh (vì quá trình làm nguội chỉ xảy ra trong 12 ữ 15’) nh−ng với c−ờng độ thấp để tránh gây ra hiện t−ợng nứt vỡ viên.
+ Trong quá trình làm nguội : Vật liệu do tiếp xúc với không khí theo nguyên tắc phân lớp, lớp vật liệu có t0 cao đ−ợc phân bố trên cùng. Trong thời gian làm nguội lớp vật liệu đ−ợc chuyển dần xuống phía d−ới nh−ờng chỗ cũ cho lớp vật liệu mới nên theo thời gian chuyển dịch vật liệu sẽ dần dần tiếp xúc với không khí có nhiệt độ môi tr−ờng thấp hơn đến khi đi tới cửa xả để đạt nhiệt độ mong muốn.
Việc chuyển dịch lớp vật liệu dần dần xuống cửa xả cũng nh− việc xả liệu từng lớp vật liệu theo chu kỳ dẫn đến tránh đ−ợc hiện t−ợng ma sát giữa viên với nhau và ma sát của cơ cấu tháo liệu với viên gây làm giảm hiện t−ợng nứt vỡ viên.
b). Cơ sở tính toán thiết kế máy làm nguội viên.
Coi nhiệt l−ợng do không khí khô hấp thụ đ−ợc trong quá trình làm nguội cũng chính bằng nhiệt l−ợng do vật liệu toả ra trong quá trình làm nguội. Ph−ơng trình cân bằng nhiệt l−ợng:
Q1 = C1m1. (t2 – t1)
t1 : là nhiệt độ không khí tr−ớc khi làm nguội lấy ở t0 = 20 0C.
t2 : Nhiệt độ không khí sau khi ra khỏi buồng làm nguội t2 đo đ−ợc bằng thực nghiệm : t2 = 45 ữ 50 0C lấy t2 = 45 0C.
C1 : nhiệt dung riêng của không khí ở nhiệt độ 20 0C.
m1 : là khối l−ợng không khí ở t0 = 20 0C; C1 = 1,005 (Kj/Kg°C). + Nhiệt l−ợng do viên toả ra :
Q2 = C2m2 (θ1- θ2).
θ1 : nhiệt độ viên ra khỏi buồng sấy bằng thực nghiệm đo đ−ợc t1 = 50 ữ 60 0C lấy t1 = 60 0C.
θ2 : nhiệt độ viên sau khi làm nguội th−ờng nhiệt độ này cao hơn nhiệt độ môi tr−ờng từ 3 ữ 5 0C. ở nhiệt độ môi tr−ờng là 20 0C chọn t2 = 23 0C còn với thành phần viên ép có nhiều ngô, gạo, đậu có thể chọn nhiệt dung riêng của viên bằng nhiệt dung riêng của ngô, gạo. Tra bảng C2 = 1,46 ữ 1,55 (Kj/Kg°C).
m2 : khối l−ợng vật liệu. Chính là năng suất máy làm nguội (m2 = 5000 kg) trong 1 giờ.
Coi nh− hiệu suất truyền nhiệt là 100%. Thì ta có Q1 = Q2.
C1m1 (t2 – t1) = C2m2 (θ1 – θ2).
Khối l−ợng không khí khô ứng với C = 1,005 KJ/ kg°C Thay số : 1,005. m1 (45 – 20 ) = 1,5.500.(60 – 23) 1,005. m1 x 25 = 1,5 . 5000 . 37 == > m1 = 11.044 kgKK
Tính l−u l−ợng quạt làm nguội ở t = 20°C và ϕ = 85% nh− sau: Tra bảng tìm đ−ợc vng ở t = 20°C và ϕ = 85% là vng = 0,864m3/kgKK Do đó: Vng = 11.044 x 0,864 = 9896 (m3/h)
+ T−ơng tự với năng suất máy làm nguội là 2000 kg/h ta cần l−ợng không khí làm nguội là 4.385 m3/h (ở t0 = 20 0C; ϕ = 85%.)