2.1. SƠ đỒ NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ TỔNG THỂ MÁY ẤP TRỨNG GIA CẦM
Trên cơ sở phân tắch ưu nhược ựiểm của máy ấp trứng gia cầm ựược sử dụng phổ biến trong sản xuất, kết hợp với nguồn năng lượng phục vụ cho quá trình ấp chúng tôi lựa chọn máy ấp trứng gia cầm sử dụng năng lượng khắ sinh học (biogas), năng suất là 3000 quả/mẻ, ký hiệu ATMB-3000. Sơ ựồ nguyên lý cấu tạo của máy trên hình 2.1.
Về cấu tạo, máy ấp trứng AT-3000 gồm các bộ phận chắnh như sau: Tủ ấp có dạng hình hộp, khung tủ ấp làm bằng các tấm panel cách nhiệt, có hai lớp thép tấm mặt ngoài, giữa ựặt xốp. Phần trên tủ ấp ựặt giàn và khay ấp, phần dưới ựặt khay nở. Giàn ựặt khay trứng ấp ựược kết cấu theo kiểu giàn trống, tựa trên 2 gối ựỡ bi ở 2 bên thành tủ ấp, thuận lợi cho việc quay ựảo các giàn khay trứng. Khay ấp có dạng hình chữ nhật, khung làm bằng gỗ, bên trong ựược căng bằng các sợi ni lông theo chiều dọc và ngang thành từng ô ựể thuận tiện cho việc xếp trứng. Khay nở là loại khay chuyên dụng ựược làm bằng nhựa với kắch thước khay ựã ựược tiêu chuẩn. Trong máy có lắp 12 khay ấp, mỗi khay xếp ựược 162 quả trứng gà và 10 khay nở, mỗi khay xếp ựược 80 ọ 100 quả trứng gà.
Nguồn nhiệt lượng cung cấp cho máy là không khắ nóng từ bộ thu năng lượng mặt trời hoặc từ bộ chuyển ựổi năng lượng KSH thông qua bộ phận hòa trộn không khắ không khắ trước khi ựưa vào buồng ấp. Máy tự ựộng ựiều khiển nhiệt ựộ trong buồng ấp bằng bộ ựiều khiển nhiệt ựược liên hệ với cảm biến nhiệt kế tiếp ựiểm, ựảm bảo ựiều khiển nhiệt ựộ chắnh xác và êm dịu. độ sai lệch nhiệt ựộ ựiều khiển ổ 0,1ọ0,2oC. Ngoài ra, trong máy có lắp hệ thống báo ựộng khi nhiệt ựộ cao bằng chuông ựiện kết hợp với ựèn nháy.
12 2 3 4 6 7 8 9 11 12 14 15 16 10 13 5
Hình 2.1. Sơ ựồ nguyên lý cấu tạo máy ấp trứng gia cầm sử dụng phối hợp năng lượng mặt trời và khắ sinh học ATMB-3000
1- tủ ấp; 2- bộ phận phân phối khắ nóng; 3- quạt thông gió; 4- giàn ựặt khay trứng; 5- khay trứng; 6- bộ phận ựốt khắ gas; 7- bộ thu năng lượng mặt trời; 8- hộp ựiều khiển; 9- bộ phận xử lý không khắ; 10- thiết bị trao ựổi nhiệt; 11- cửa thoát khắ; 12- bộ cảm biến nhiệt - ẩm; 13- bộ phận ựảo trứng; 14- ựộng cơ ựảo trứng; 15- khay nở; 16- bộ phận tạo ẩm.
Việc tạo ẩm trong buồng ấp ựược thực hiện theo nguyên tắc phun ẩm dưới dạng sương mù. điều chỉnh ựộ ẩm tự ựộng bằng cách ựóng ngắt dòng ựiện vào ựộng cơ bơm nước.
Việc thông gió trong tủ ấp bằng quạt ựiện kết hợp với các lỗ thông gió ựể thông thoáng khắ trong buồng ấp. Ở thành sau của náy có bố trắ cửa hút gió
nóng ở phắa dưới và cửa thoát khắ ở phắa trên. Việc ựiều chỉnh lưu lượng không khắ vào và ra khỏi buồng ấp ựược thực hiện bằng cách ựóng mở rộng hẹp các cửa hút và cửa thoát.
Việc ựảo trứng ựược thực hiện bằng ựộng cơ liên hệ với bộ truyền ựộng trục vắt - bánh vắt ựể làm quay ựảo các giàn khay trứng. Cứ 1-2 giờ ựộng cơ ựảo trứng tự ựộng làm việc 1 lần, qua bộ truyền ựộng ựai làm quay bộ truyền ựộng trục vắt-bánh vắt, từ ựó mà giàn khay trứng ựược quay ựảo nghiêng vào trong hay ra ngoài một góc 40 ọ 45o so với mặt phẳng ngang. động cơ ựiện sẽ tự ngắt khi các giàn khay trứng ựã ựạt ựược góc nghiêng qui ựịnh.
để thực hiện ấp - nở trong cùng một máy với chế ựộ ấp và nở khác nhau, bộ phận cấp nhiệt, khay nước tạo ẩm và quạt thông gió ựược ựặt ở những vị trắ thắch hợp nhằm tạo ra sự chênh lệch về nhiệt ựộ, ựộ ẩm ở phần ấp và phần nở theo ựúng yêu cầu công nghệ của quá trình ấp.
2.2. TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH TRAO đỔI NHIỆT ẨM TRONG MÁY ẤP TRỨNG ẤP TRỨNG
2.2.1. Cơ sở tắnh toán quá trình trao ựổi nhiệt ẩm trong máy ấp trứng
Quá trình trao ựổi nhiệt ẩm trong máy ấp trứng gia cầm ựã ựược nhiều nhà khoa học trong lĩnh vực chăn nuôi gia cầm quan tâm nghiên cứu. Nhiệt ựộ của trứng ttr là một hàm phụ thuộc vào nhiệt ựộ không khắ trong buồng ấp ta, nhiệt lượng mát ựi trong quá trình bay hơi qh, nhiệt lượng sinh học do phôi sinh ra qp và hệ số truyền nhiệt ựối lưu hcTa: [1]
( )
tr a p h cTa
t =t + q −q / h (2.1)
Ở giai ựoạn ựầu của quá trình ấp, nhiệt lượng sinh ra trong quá trình phát triển của phôi qp tăng dần từ 0 ựến giá trị cân bằng với nhiệt lượng mất ựi do bay hơi vào ngày thứ 9. Ở giai ựoạn này, nhiệt ựộ của trứng ttr thấp hơn nhiệt ựộ của không khắ trong buồng ấp ta. Giai ựoạn sau, từ ngày thứ 10 ựến giai ựoạn nở, nhiệt lượng sinh ra trong quá trình phát tiển của phôi tang nhanh
và lớn hơn nhiệt lượng bay hơi làm cho nhiệt ựộ của trứng tăng cao hơn nhiệt ựộ dòng khắ trong môi trường ấp.
Nhiệt lượng mất ựi trong quá trình bay hơi phụ thuộc vào lượng mước bay hơi từ khi vào trứng ựến khi trứng nở. Nhiệt lượng cần thiết cho quá trình hóa hơi của nước ở nhiệt ựộ ấp là 580 cal/g. Với khối lượng trung bình của trứng gà tiêu chuẩn 60g thì trung bình mỗi ngày cần bay hơi 0,4g hơi nước và nhiệt lượng tiêu tốn trong quá trình hóa hơi là 232 cal/ngày.
Các kết quả trên cho thấy quá trình trao ựổi nhiệt của trứng trong quá trình ấp nở ựược chia làm hai giai ựoạn có thời gian bằng nhau: Giai ựoạn ựầu trứng nhận nhiệt từ không khắ trong môi trường ấp và giai ựoạn sau trứng tỏa nhiệt ra ngoài môi trường ấp.
Hệ số dẫn nhiệt giữa vỏ trứng với dòng khắ gồm hai thành phần: Hệ số dẫn nhiệt của vỏ trứng và hệ số truyền nhiệt của lớp biên ựộng học bao sát vỏ trứng. Kết quả nghiên cứu của Shotherland và ựồng nghiệp chỉ ra rằng nhiệt trở của lớp biên ựộng học lớn hơn rất nhiều lần (xấp xỉ 100 lần) nhiệt trở của bản thân vỏ trứng. Do vậy trong quá trình nghiên cứu chỉ tắnh ựến hệ số truyền nhiệt trên lớp biên, bỏ qua hệ số dẫn nhiệt của vỏ trứng.
Hình 2.2. Nhiệt lượng của trứng trong quá trình ấp nở
Hệ số truyền nhiệt ựối lưu của trứng ựược tắnh theo tốc ựộ gió kắch thước hình học và khối lượng trứng. Tuy nhiên, với giả thiết trứng có hình dạng và kắch thước tiêu chuẩn nên có thể tắnh theo khối lượng của trứng.
Bằng thực nghiệm Shotherland và cộng sự ựã xác ựịnh ựược hệ số trao ựổi nhiệt hcTa là hàm phụ thuộc vào tốc ựộ gió ωa và khối lượng quả trứng mT.
0,6 0,53
0,97. .
cTa a T
h = ω m (2.2)
Trong ựó ωa ựược tắnh bằng cm/s và khối lượng của quả trứng tắnh mT bằng gam.
2.2.2. Chọn ựiều kiện ban ựầu
- Khối lượng trứng ựưa vào ấp: Gtr = 1944 quả x 0,06 kg/quả = 116,64 kg. - Hệ số thoát ẩm của trứng trong quá trình ấp: Kta = 0,004 kg/ngày = 1,67.10-4 kg/h.
- Số lượng khay ấp: 12 cái. - Khối lượng khay ấp: 2,56kg
- độ ẩm của không khắ ngoài trời: φ = 80%. - Nhiệt ựộ của không khắ ngoài trời: to = 100C . - Áp suất không khắ ngoài trời: B = 760 (mmHg).
- Nhiệt ựộ của không khắ trong buồng ấp: ta = 380C. - Nhiệt ựộ của không khắ thải: tư = 360C.
- Thời gian ấp nở trứng gà: t = 21 ngày x 24h/ngày = 504h.
2.2.3. Tắnh nhiệt cho quá trình ấp
2.2.3.1. Nhiệt lượng cần thiết cung cấp cho quá trình ấp Qct
Nhiệt lượng cần thiết cung cấp cho máy ấp Qct từ nhiệt ựộ môi trường cho tới khi ựạt ựược nhiệt ựộ ấp (theo yêu cầu công nghệ) có dạng tổng quát như sau:
ct a m