II. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG MÁY LÀM MÁT
2.4.Tình hình nghiên cứu, ứng dụng máy làm mát cám viê nở Việt Nam
Về máy làm mát viên, mặc dù nó có vai trò rất quan trọng, quyết ựịnh ựến chất lượng viên cám thành phẩm, nhưng chúng chưa ựược tập chung nghiên cứu một cách bài bản ở trong nước. Viên cám ựược tạo ra từ máy ép viên có nhiệt ựộ và ựộ ẩm cao ( nhiệt ựộ khoảng 75 Ờ 850C, ựộ ẩm khoảng 17 Ờ 18% ), nếu không qua máy làm mát ựể giảm nhiệt ựộ và ựộ ẩm không thể sử dụng và bảo quản lâu dài ựược. Máy làm mát viên với tắnh chất làm việc vừa như một máy làm khô (giai ựoạn ựầu khi nhiệt ựộ viên còn cao), vừa làm mát viên (giai ựoạn sau) do vậy sẽ giảm nhiệt ựộ và ựộ ẩm cám viên xuống mức cho phép, ựể có thể sử dụng và bảo quản
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ kỹ thuật nông nghiệpẦẦẦẦẦ 36
lâu dài ( t0 = t0
mt + 4 ọ60C, W ≤ 12%). Thực tế, mới có một vài cơ sở trong nước nghiên cứu chế tạo loại máy này trong nước như: Viện cơ ựiện ựiện nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch; Viện nghiên cứu, thiết kế chế tạo máy nông nghiệp; Doanh nghiệp cơ khắ ựức nhật Ờ Hoài đức Ờ Hà Nội bước ựầu ựã nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy làm mát viên thức ăn gia súc và ựã ựạt ựược một số kết quả nhất ựịnh.
Hình 1.12. Máy làm mát viên do viện nghiên cúu, thiết kể chế tạo máy NN chế tạo
Bảng 1.15. đặc tắnh kỹ thuật của một số mẫu máy làm mát viên TT Mã hiệu Cơ sở chế tạo Năng suất ( T/h) Công suất động cơ quạt (kW) 1 SLM 2.0 RIAM Ờ Việt Nam 2 Ờ 4 14 2 SLM 5.0 RIAM Ờ Việt Nam 5 Ờ 7 19 3 SLM 7.0 RIAM Ờ Việt Nam 7 Ờ 10 22 4 LM 2.0 RIAM Ờ Việt Nam 2 Ờ 4 7,5 5 LM 5.0 RIAM Ờ Việt Nam 5 - 7 10
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ kỹ thuật nông nghiệpẦẦẦẦẦ 37
Các mẫu máy sản xuất trong nước ựã trang bị cho một số cơ sở sản xuất. Qua thử nghiệm thấy bước ựầu máy ựã ựáp ứng ựược yêu cầu của sản xuất, tuy nhiên còn bọc lộ một số nhược ựiểm:
+ Hiệu suất làm mát thấp;
+ Viên làm mát chưa ựược ựồng ựều; + Kết cấu máy cồng kềnh;
+ Nhiệt ựộ, ựộ ẩm viên cao, do vậy viên hay bị mốc.
Hình 1.13. Máy làm mát viên do Viện cơựiên nông nghiệp và công nghệ sau thu hoạch chế tạo Bảng 1.16. đặc tắnh kỹ thuật của một số mẫu máy làm mát viên Mã hiệu Cơ sở chế tạo Năng suất ( T/h) Công suất động cơ quạt (kW) LM14x14 VIAEP Ờ Việt Nam 3 ọ 4 11
Mẫu máy do viện cơ ựiện nông nghiệp và công nghệ sau thu hoạch sản xuất ựã trang bị cho một số cơ sở sản xuất qua thử nghiệm thấy bước ựầu máy ựã ựáp ứng ựược yêu cầu của sản xuất, tuy nhiên còn bọc lộ một số nhược ựiểm sau:
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ kỹ thuật nông nghiệpẦẦẦẦẦ 38
- Năng suất mới ựạt ựược 3ọ4 tấn/giờ,
- Bộ phận xả viên bằng xy lanh thuỷ lực làm cho quá trình ựiều khiển tự ựộng xả viên khó khăn, phức tạp ựộ tin cậy không cao, hay chảy dầu mỡ, chi phắ ựiện năng cho bộ phận xả viên lớn.
Kết luận
1. Máy làm mát viên có vai trò quan trọng trong các dây chuyền chế biến TACN nhưng lại chưa ựược quan tâm nghiên cứu một cách bài bản ở trong nước. Một số máy làm mát cám viên chế tạo trong nước qua quá trình theo dõi hoạt ựộng trong sản xuất chưa ựảm bảo yêu cầu kỹ thuật .
2. Các thiết bị làm mát làm việc theo nguyên lý lớp tĩnh có cấu tạo ựơn giản hơn , chi phắ ựầu tư sản xuất thấp hơn. Thiết bị làm mát theo nguyên lý lớp ựộng có hiệu quả làm việc tốt nhưng thường có cấu tạo phức tạp, yều cầu công nghệ cao dẫn ựến chi phắ ựầu tư lớn.
Qua kết quả khảo sát tình hình sử dụng máy làm mát viên trong và ngoài nước và phân tắch một số ưu nhược ựiểm, với năng suất 5-6T/h chúng tôi chọn mẫu máy làm mát viên theo nguyên lý lớp tĩnh kiểu ựứng một tầng (hình 1.4) có cấu tạo bộ phận cấp viên kiểu van khắ, bộ phận phân phối viên tĩnh (hình 1.11) và cơ cấu ra liệu kiểu trục quay (hình 1.12b) làm mẫu máy ựể nghiên cứu.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ kỹ thuật nông nghiệpẦẦẦẦẦ 39
CHƯƠNG II
MỤC TIÊU, đỐI TƯỢNG , NỘI DUNG
VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Mục tiêu nghiên cứu của ựề tài
* Mục tiêu chung:
Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy làm mát viên thức ăn chăn nuôi năng suất 5-6 tấn /giờ làm việc ổn ựịnh, ựảm bảo chất lượng viên và phù hợp với thực tế sản xuất thức ăn chăn nuôi quy mô công nghiệp ở Việt Nam.
* Mục tiêu cụ thể:
- Bảo ựảm viên cám sau khi qua máy làm mát có nhiệt ựộ cao hơn nhiệt ựộ môi trường 4 - 6o C và ựộ ẩm không quá 12%. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Năng suất của máy phải ựảm bảo ựạt 5 Ờ 6 tấn/giờ.
- Máy tự ựộng ựiều chỉnh quá trình xả viên theo chế ựộ ựãựược cài ựặt. - Máy làm việc ổn ựịnh, có kết cấu hợp lý và phù hợp với ựiều kiện chế tạo trong nước, dễ sử dụng, bảo dưỡng và vận hành.
2.2. đối tượng nghiên cứu.
đối tượng nghiên cứu là máy làm mát cám viên năng suất 5- 6 tấn/giờ theo nguyên lý làm mát cám viên lớp tĩnh kiểu ựứng một tầng, ký hiệu LM 16x16
Sơ ựồ nguyên lý, cấu tạo của máy làm mát LM 16x16 ựược thể hiện trên hình 2.1. Máy bao gồm các bộ phận chắnh sau: Bộ phận cấp viên 1 có cấu tạo sao cho vừa phù hợp với năng suất của thiết bị vừa ngăn không cho không khắ ựi vào buồng làm mát. để phân phối viên ựều trong buồng làm mát, có bộ phận phân phối cám viên 2 , nó có mục ựắch rải ựều cám viên trong buồng làm mát, từ ựó làm tăng hiệu quả làm mát. Quạt gió 9 là một bộ phận quan trọng của máy làm mát, có nhiệm vụ tạo ựộ chênh áp, hút không khắ ngoài trời vào trong buồng làm mát. Phắa trên buồng làm mát, có bố trắ một của hút hình chữ nhật nối với ựường hút của cyclone lắng 8.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ kỹ thuật nông nghiệpẦẦẦẦẦ 40 4
8
Bộ phận tháo viên 5 có kết cấu kiểu trục quay có nhiệm vụ ựịnh kỳ tháo viên dưới sự ựiều khiển của xi lanh khắ 6 khi có tắn hiệu từ bộ phận cám biến mức dưới 4 và. Chiều cao của mức viên trong buồng làm mát ựược ựiều chỉnh thông qua việc dịch chuyển theo hướng thẳng ựứng của báo mức dưới 4.
Hình 2.1. Sơựồ nguyên lý cấu tạo của máy làm mát cám viên LM16x16.
1- Bộ phận cấp viên; 5- Bộ phận tháo viên 8- Cyclon lắng
2- Bộ phận phân phối viên; 6- Xi lanhh khắ; 9- Quạt gió
3- Lớp viên; 7- Dòng khắ làm mát
4- Cám biến mức trên và dưới
Quá trình làm việc của máy làm mát cám viên như sau:
Sau khi ép, viên cám có nhiệt cao khoảng 80-900C và có ựộ ẩm cao 16 Ờ 18 % ựược ựưa vào buồng làm mát thông qua bộ phận cấp viên 1, nhờ có
Viên từ máy ép viên
Viến ra Thubột
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ kỹ thuật nông nghiệpẦẦẦẦẦ 41
bộ phận này mà mặc dù viên ựi xuống ựược nhưng không khắ ựược hạn chế một cách tối ựa, không cho phép không khắ ựi qua bộ phận cụm cấp viên 1 ựể vào trong buồng làm mát.
Khi vào buồng làm mát, viên sẽ rơi từ trên xuống nhờ trọng lực của nó và ựược bộ phận phân phối viên 2 rải ựều trong buồng làm mát. Trong quá trình rơi cũng như khi ựã nằm trong buồng làm mát, khối viên cám luôn ựược dòng không khắ 7 thổi qua. Do vậy mà viên cám không chỉ ựược làm nguội mà một lượng nước nhất ựịnh trong viên cũng ựược bay ựi, nhờ ựó mà ựộ ẩm của viên giảm và viên trở lên cứng hơn.
Không khắ ựược ựưa vào buồng làm mát với dòng chuyển ựộng ngược với dòng chuyển ựộng của cám viên nhờ quạt hút 9. Dòng khắ từ máy làm mát trước khi qua quạt 9 ựược ựưa qua hệ thống cyclon lắng ựể lắng lại bụi bột cuốn theo.
Khi lớp viên cám trong buồng làm mát ựạt ựến ựộ cao nhất ựịnh, tác ựộng vào cảm biến mức 4, từ tắn hiệu này cho phép cơ cấu ra viên 5 hoạt ựộng thông qua xi lanh 6 và ựưa một lượng cám viên ựã ựạt chất lượng ra ngoài. Cơ cấu xả viên cũng có thể tác ựộng ựộc lập dưới sự tác ựộng của người ựiều khiển khi cần thiết, không thông qua bộ phận cảm biến mức. độ cao lớp viên trong buồng làm mát qua ựó là thời gian lưu của viên trong buồng làm mát ựược ựiều chỉnh, thông qua ựiều chỉnh ựộ cao, thấp của cảm biến mức dưới 4. Trong quá trình làm việc vì một nguyên nhân nào ựó mà cảm biến mức 4 không hoạt ựộng, tức viên trong buồng làm mát không ựược xả, khi lớp viên tác ựộng vào cảm biến mức trên 4, máy ép viên ngừng hoạt ựộng ựể hệ thống không bị kẹt.
Như vậy ảnh hưởng ựến chất lượng làm của máy làm mát viên có các yếu tố sau:
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ kỹ thuật nông nghiệpẦẦẦẦẦ 42
- độ cao lớp viên trong buồng làm mát;
- Vận tốc trung bình của dòng không khắ qua lớp viên; - Năng suất máy (lượng cấp viên);
- đường kắnh viên, nhiệt ựộ, ựộẩm của viên;
- Nhiệt ựộ và ựộẩm tương ựối của không khắ bên ngoài.v.vẦ
2.3. Nội dung nghiên cứu.
- Khảo sát ựánh giá các máy làm mát viên thức ăn hiện ựang dùng phổ biến trong sản xuất, phân tắch ưu nhược ựiểm, ựể xuất nguyên lý làm việc và nguyên lý cấu tạo của máy nghiên cứu. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết xác ựịnh các thông số chắnh của máy làm mát cám viên
- Nghiên cứu, thiết kế tổng thể và thiết kế các bộ phận chắnh của máy làm mát: Buồng làm mát, bộ phận cấp liệu, bộ phận phân phối liệu liệu, bộ phận ra liệu và các bộ phận phụ trợ: xyclon, quạt ly tâm.
- Nghiên cứu thực nghiệm xác ựịnh ảnh hưởng của một số thông số ựến năng suất, chất lượng sản phẩm và chi phắ năng lượng riêng.
- Nghiên cứu ứng dụng và chuyển giao máy làm mát trong thực tiễn sản xuất.
2.4. Phương pháp nghiên cứu
2.4.1. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm ựơn yếu tố
Bằng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm, chúng tôi xác ựịnh ựược ảnh hưởng của các thông số ựến chất lượng sản phẩm, qua ựó lựa chọn ựược các giá trị thắch hợp ựể làm cơ sở tắnh toán, thiết kế kết cấu máy và chế ựộ làm việc của thiết bị.
Như ựã ựề cập ở trên có rất nhiều yếu tố ảnh hưỏng ựến chất lượng sản phẩm viên như: nhiệt ựộ, ựộ ẩm không khắ môi trường, tốc ựộ, lưu lượng gió qua buồng làm mát, thời gian lưu viên trong buồng làm mát, chiều cao
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ kỹ thuật nông nghiệpẦẦẦẦẦ 43
viên trong buồng làm mát, ựộ ựồng ựều trên bề mặt lớp viên, nhiệt nhiệt ựộ, ựộ ẩm viên trước khi vào buồng làm mát viên,v.vẦ Tuy nhiên do ựiều kiện, thời gian và kinh phắ có hạn chúng tôi không thể nghiên cứu tất cả các yếu tố ảnh hưởng kể trên mà chỉ lựa chọn các yếu tố chắnh. để lựa chọn các yếu tố chắnh, bằng phương pháp thu thập các thông tin từ các tài liệu có liên quan, khảo sát quá trình làm việc của các mẫu máy trong thực tế sản xuất và ựặc biệt tham khảo ý kiến các chuyên gia, chúng tôi lựa chọn các thông số nghiên cứu như sau:
Các yếu tố vào:
- Vận tốc dòng khắ làm mát: v, x1 (m/s)
- Chiều cao lớp viên trong buồng làm mát: h, x2 (mm) - Lượng cấp liệu: Q, x3 (kg/h)
Các thông số ra:
- độ ẩm viên sau làm mát: w, y1(%)
- Chi phắ năng lượng riêng: Nr, y2 (wh/kg) - Nhiệt ựộ khối viên sau làm mát: T, y3 (0C)
2.4.2. Phương pháp xác ựịnh các thông số nghiên cứu của máy làm mát
a) Phương pháp xác ựịnh một số yếu tốảnh hưởng
- Phương pháp xác ựịnh vận tốc dòng khắ làm mát v (m/s)
Vận tốc dòng khắ làm mát v ựược hiểu là vận tốc trung bình của dòng không khắ ựi qua trong buồng làm mát và ựược ựiều khiển trên cơ sở ựóng mở van gió ựược gắn trước quạt hút. Giá trị tốc ựộ dòng khắ ựược ựo bằng máy ựo vận tốc gió ựiện tử có ựộ chắnh xác 0,01m/s.
Cách ựo: ựặt ựầu ựo vào các vị trắ ựã ựược xác ựịnh trong buồng làm mát (hình 2.2). Trị số tốc ựộ dòng khắ tắnh bằng m/s ựược hiển số trên bề mặt ựông hồ. Ở ựây chúng tôi tiến hành 12 ựiểm trên mặt cắt ngang của buồng làm mát
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ kỹ thuật nông nghiệpẦẦẦẦẦ 44
mỗi lần ựo lặp lại 3 lần sau ựó lấy trị số trung bình làm trị số của một lần ựo. Sơ ựồ bố trắ các ựiểm ựo vận tốc khắ trong buồng làm mát, hình 2.2.
Hình 2.2. Sơựồ bố trắ các ựiểm ựo vận tốc khắ trong buồng làm mát
Trên cơ tham khảo lưu lượng và vận tốc không khắ cần thiết ựể thực hiện quá trình làm mát trên trang phần tổng quan (bảng 1.11; bảng 1.12) và tiết diện mặt cắt ngang của buồng làm mát, chúng tôi chọn vận tốc dòng khắ biến thiên theo các mức: 1,1; 1,2; 1,3; 1,4; 1,5 m/s ựể nghiên cứu.
- Phương pháp xác ựịnh chiều cao lớp viên trong buồng làm mát h (mm).
Chiều cao lớp viên trong buồng làm mát là khoảng cách từ ựáy ghi của máy làm mát lên bề mặt lớp viên và ựược khống chế bằng báo mức.
Bằng cách thay ựổi vị trắ báo mức theo phương thẳng ựứng, có thể ựặt chiều cao lớp viên trong buồng làm mát: h1; h2; h3; h4; h5; h6 tương ứng với các giá trị 500; 560; 620; 680; 740 mm ựối với viên φ4mm, còn viên φ2,5 mm tương ứng với các giá trị 440; 500; 560; 620; 680 mm. Các giá trị ựược lựa chọn từ kết quả khảo sát các máy làm mát viên TACN hiện ựang dùng trong sản xuất (bảng 1.11; bảng 1.12 phần tổng quan).
- Phương pháp xác ựịnh lượng cấp liệu vào máy làm mát viên, Q(kg/h)
Lượng cấp liệu vào máy làm mát viên (năng suất máy làm mát) chắnh là năng suất của máy ép viên vì hai máy làm việc kế tiếp nhau. để có thể thay ựổi ựược lượng cấp liệu vào máy làm mát, tức năng suất của máy ép viên, tat hay ựối bằng cách thay ựổi tốc ựộ quay của vắt cấp liệu trên máy ép viên (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ kỹ thuật nông nghiệpẦẦẦẦẦ 45
thông qua biến tần. Qua tắnh toán và kết quả khảo nghiệm cho thấy cứ ựiều chỉnh 0,5 Hz thì ựược một vòng quay của vắt tải và tương ứng ta tắnh ựược năng suất của vắt tải là 3,88kg/vòng [17]
Trên cơ sở tắnh toán và lựa chọn lượng cấp liệu vào trong buồng làm mát, chúng tôi xác ựịnh lượng cấp liệu vào trong buồng làm mát và cho biến thiên theo mức: 5400; 5600; 5800; 6000; 6200 kg/h ựối với viên φ4mm, còn cho mức biến thiên: 4000; 4200; 4400; 4600; 4800 kg/h ựối với viên φ2,5mm.
b) Phương pháp xác ựịnh các chỉ tiêu ựánh giá máy làm mát
- Phương pháp xác ựịnh ựộ ẩm viên sau làm mát: w, y1(%)
- Phương pháp xác ựịnh chi phắ năng lượng riêng: Nr, y2 (wh/kg) - Phương pháp xác ựịnh nhiệt ựộ khối viên sau làm mát: T, y3 (0C)
2.4.3. Phương pháp gia công, xử lý số liệu thu ựược.[9,23]
a. Phương pháp xử lý số liệu thắ nghiệm.