BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ĐÁNH GIÁ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY SẤY VÀ MÁY SÀNG
TRONG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT THỨC ĂN VIÊN NĂNG
SUẤT 1000 KG/H

Họ và tên sinh viên: NGUYỄN VĂN DẦN
CAO THIÊN HẢI
Ngành: CƠ KHÍ BẢO QUẢN CHẾ BIẾN
NÔNG SẢN THỰC PHẨM
Niên khóa: 2005 - 2009

Tháng 07 /2009


ĐÁNH GIÁ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY SẤY VÀ MÁY SÀNG TRONG
DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT THỨC ĂN VIÊN NĂNG SUẤT 1000 KG/H

Sinh viên thực hiện

NGUYỄN VĂN DẨN
CAO THIÊN HẢI

Khóa luận được trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng kỹ sư ngành
Cơ khí Bảo Quản Chế Biến Nông Sản Thực Phẩm

Giáo viên hướng dẫn :
Tiến sĩ Bùi Ngọc Hùng


TÓM TẮT
Đề tài nghiên cứu : “ Đánh giá hoạt động của máy sấy và máy sàng trong
dây chuyền sản xuất thức ăn viên năng suất 1000 kg/h ” đã được thực hiện tại nhà
máy sản xuất thức ăn gia súc của trang trại chăn nuôi Trần Quốc Toản huyện Tân
Thành, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu từ ngày 03/2009 đến ngày 06/2009.
Mục đích chính của đề tài nhằm nghiên cứu, khảo nghiệm, kiểm tra, đánh giá và
có những biện pháp khắc phục, cải tiến, để góp phần :
- Nâng cao hiệu quả hoạt động của các máy.
- Tăng chất lượng sản phẩm.
Các kết quả đã đạt được như sau :

* Đối với máy sấy :
- Năng suất máy phù hợp với yêu cầu công nghệ của dây chuyền.
- Ẩm độ, nhiệt độ và kể cả độ bền thức ăn viên đảm bảo được yêu cầu của thức
ăn chăn nuôi, cũng như đáp ứng nhu cầu sản xuất.
- Nghiên cứu và đã tính toán lại bộ phận trao đổi nhiệt của máy sấy.
* Đối với máy sàng :
Nhìn chung máy sàng làm việc tốt, năng suất máy phần nào đáp ứng được yêu
cầu phục vụ. Tuy vậy máy sàng vẫn còn tồn tại một số những hạn chế sau :
- Hiệu suất phân loại viên chưa cao, chưa đảm bảo để phân loại cho tất cả các
loại viên.
- Máy làm việc không liên tục hay bị gián đoạn.
Vì vậy chúng tôi đã nghiên cứu và tính toán thiết kế lại máy sàng với năng suất
2 tấn/h cao hơn năng suất hiện tại của máy.

iii


SUMMARY

i

Lời cảm ơn

ii

Tóm tắt

iii

Mục lục

v

Danh sách các hình

ix

Danh sách các bảng

x

CHƯƠNG 1.MỞ ĐẦU

1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

1


3

2.1.5 Ưu điểm của thức ăn viên

4

2.2 Các vấn đề về sấy

5

2.2.1 Mục đích của việc sấy

5

2.2.2 Các thông số cơ bản về tác nhân sấy

5

2.2.2.1 Không khí ẩm

5

2.2.2.2 Tổn thất trong quá trình sấy

6

2.2.2.3 Các thông số của quạt cung cấp

8


2.3.3.1 Thành phần độ hạt của vật liệu

11

2.3.3.2 Độ ẩm của vật liệu

11

2.3.3.3 Đặc tính chuyển động của mặt sàng

12

2.3.3.4 Hình dạng và kích thước lỗ sàng

12

2.3.3.5 Độ dốc của mặt sàng

12

2.3.3.6 Biên độ và tần số chấn động của khung

12

2.3.3.7 Lượng vật liệu cấp vào sàng

12

2.3.4 Hiệu suất của sàng


2.3.5.7 Những thông số chủ yếu của máy sàng có chuyển động tịnh tiến

17

2.3.5.8 Chế độ động học của hạt trên lưới sàng nghiêng dao động dọc theo đường
thẳng nằm ngang và đường thẳng nằm nghiêng

18

2.4. Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước

19

2.4.1. Trong nước

19

2.4.2. Ngoài nước

20

CHƯƠNG 3.PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN

23

3.1 Phương pháp nghiên cứu

23

3.1.1 Nghiên cứu lí thuyết

4.1.1.1 Cấu tạo

27

4.1.1.2 Nguyên lí hoạt động

28

4.1.2 Máy sàng

28

4.1.2.1 Cấu tạo

28

4.1.2.2 Nguyên lí hoạt động

29

4.2 Khảo nghiệm, đánh giá chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của các máy

29

4.2.1 Máy sấy

30

4.2.1.1 Mục đích khảo nghiệm


4.3.1 Tính toán thiết bị trao đổi nhiệt

41

4.3.2 Tính toán thiết kế sàng

47

4.3.2.1 Các thông số động học của sàng

47

4.3.2.2 Tính toán kích thước và sự phân bố lỗ sàng

47

4.3.2.3 Tính vận tốc và số vòng quay

48

4.3.2.4 Tính tốc độ gia tốc của sàng khi nó chuyển động theo quy luật điều hòa

50

4.3.2.5 Chuyển động tương đối của hạt trên sàng

51

4.3.2.6 Hạt nhảy lên khỏi sàng


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1

Biểu diễn trạng thái không khí ẩm trên giản đồ I - d

6

Hình 2.2

Các dạng máy sàng lắc phẳng

Hình 2.3

Sơ đồ tác dụng lực ở khoảng phải để xác định điều kiện nhảy của hạt khỏi

13

bề mặt sàng

15

Hình 2.4

Dây chuyền sản xuất thức ăn gia súc dạng viên năng suất 5-6 tấn/h

21

Hình 2.5


Cấu tạo bộ trao đổi nhiệt Calorife

34

Hình 4.6

Cấu tạo bộ trao đổi nhiệt Calorife thiết kế

41

Hình 4.7

Phân bố lỗ sàng

48

Hình 4.8

Sự chuyển động của hạt sản phẩm trên lưới sàng

50

ix


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Trang
Bảng 2.1 Bảng trị số qr đối với sàng làm sạch

18

Bảng 4.8 Kết quả khảo nghiệm viên sau khi sàng

40

Bảng 4.9 Giá trị phần trăm trên từng sàng

40

Bảng 4.10 Khối lượng độ sót sau khi phân loại

40

x


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Cùng với sự phát triển của các lĩnh vực trong nền kinh tế, ngành chăn nuôi ở
nước ta được đưa lên thành một ngành sản xuất chính trong nông nghiệp. Nông nghiệp
là mặt trận hàng đầu trong nền kinh tế nhà nước, trong đó sản xuất chăn nuôi góp một
phần quan trọng trong sản xuất nông nghiệp.
Với sự phát triển của ngành chăn nuôi, việc cải tiến và đổi mới các trang thiết
bị, máy móc, là điều hết sức cần thiết và cấp bách. Đó cũng chính là một trong những
biện pháp giải quyết vấn đề chất lượng thức ăn - sự sống còn của các cơ sở sản xuất
thức ăn gia súc. Đồng thời đáp ứng nhu cầu về số lượng đang ngày càng tăng.
Thức ăn chăn nuôi tồn tại ở 2 dạng : bột và viên. Thức ăn dạng viên có nhiều ưu
điểm hơn so với thức ăn bột như : bảo quản được lâu hơn, vận chuyển và sử dụng
thuận tiện hơn, giá trị dinh dưỡng cao hơn, độ đồng đều lớn. Do có nhiều ưu điểm nên
thức ăn viên ngày nay được sử dụng trở nên phổ biến hơn trong chăn nuôi trâu bò, heo,

sàng phân loại.
• Năng suất máy
• Chi phí điện năng riêng
• Hiệu suất bộ trao đổi nhiệt của máy sấy
• Tốc độ sấy
• Chất lượng phân loại của sàng
• Chất lượng sản phẩm sau khi qua công đoạn sấy và sàng phân loại
1.2.3.Tính toán thiết kế lại các bộ phận chưa đạt yêu cầu của máy sấy và máy sàng.
1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Với những nghiên cứu, khảo nghiệm, kiểm tra, đánh giá và có những biện pháp
khắc phục, cải tiến, đề tài này sẽ góp phần :
- Nâng cao hiệu quả hoạt động của các máy.
- Tăng chất lượng sản phẩm.
Những yếu tố này góp phần làm giảm chi phí sản xuất nhưng vẫn đảm bảo chất
lượng thức ăn chăn nuôi theo yêu cầu.

2


Chương 2
TỔNG QUAN
2.1. Nguyên liệu đi vào sấy và sàng
2.1.1. Ẩm độ viên
Độ ẩm viên có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình sấy và sàng. Sau khi ra khỏi
máy ép viên, thường thì các viên có ẩm độ khá cao. Độ ẩm cao sẽ làm cho các cục vật
liệu bé liên kết với nhau thành cục lớn, bám vào bề mặt của hạt lớn và dính kết vào
máng sàng gây ách tắc mà không lọt qua sàng được, đồng thời làm bít các lỗ lưới lại
nên hiệu suất sàng sẽ giảm đi.
2.1.2. Độ bền và độ cứng của viên thức ăn
™ Độ cứng của viên ép có vai trò quan trọng. Tùy theo đường kính của viên mà

™ Các yếu tố vật lí
- Tỷ trọng của nguyên liệu : càng lớn tạo hạt càng dễ dàng hơn.
- Kích thước của bột nghiền cho việc ép viên : các hạt bột càng lớn thì càng ảnh
hưởng đến hình dạng của viên.
- Hạt càng lớn thì yêu cầu thời gian giữ trong máy càng lâu hơn.
- Nếu trộn không đều thì chất lượng viên không đạt yêu cầu.
2.1.5. Ưu điểm của thức ăn viên
So với thức ăn bột, thức ăn viên có các ưu điểm sau :
- Bảo quản được lâu hơn, thể tích chiếm chỗ giảm từ 2 ÷ 4 lần so với thức ăn
bột.
- Vận chuyển dễ dàng, không bị phân lớp trong quá trình vận chuyển.
- Sử dụng cho ăn thuận lợi, đặc biệt đáp ứng với sinh lí của gia cầm, vệ sinh
thức ăn, tạo điều kiện tốt cho cơ giới hoá.
- Giá trị dinh dưỡng cao, độ đồng đều lớn.
- Giảm hao hụt khoảng 8% so với thức ăn bột khi cho ăn.
- Thức ăn được hấp chín 25% so với thức ăn bột nên khả năng tiêu hóa cao hơn,
giúp cho gia súc tăng trọng nhanh.
- Tránh được nhược điểm : dễ hút ẩm ở thức ăn bột.
2.2. Các vấn đề về sấy
2.2.1. Mục đích của việc sấy
4


Là phương pháp làm khô nhân tạo, dùng tác nhân sấy để thổi qua lớp vật liệu
làm bốc ẩm vật liệu. Với mục đích làm giảm ẩm độ và nhiệt độ của vật liệu sấy xuống.
2.2.2. Các thông số cơ bản về tác nhân sấy
2.2.2.1. Không khí ẩm
- Độ ẩm tương đối : là tỉ số giữa mật độ hơi nước ρ a chứa trong không khí và
mật độ cực đại ρ max của nó có thể có trong cùng điều kiện
ϕ=

ρ = ρk + ρh =

Pk
P
+ h [Kg/m3 ]
Rkt Rht

[ 2.4 ]

- Thể tích riêng của không khí ẩm là thể tích của 1 Kg không khí khô và khối
lượng hơi nước chứa trong đó
v=

1

ρ

[m3/kg]

[ 2.5 ]

- Nhiệt độ bầu khô [0C] : là nhiệt độ do trạng thái của một khối lượng không khí
bằng nhiệt kế bình thường, phản ánh mức độ nóng, nguội của không khí ẩm. Kí hiệu tk
- Nhiệt độ bầu ướt [0C] : là thông số đặc trưng cho khả năng cấp nhiệt của
không khí để làm bay hơi nước cho đến khi không khí bão hòa hơi nước. Được xác
định bằng nhiệt kế bầu ướt.
- Enthalpy của không khí ẩm : là hàm lượng nhiệt của không khí chứa trong 1
kg không khí khô ứng với một nhiệt độ tham khảo nào đó.

I k = 1,0041 +


d2

- Giản đồ I - d của không khí
B

A

ẩm :
t

t1

t2

t3

Hình 2.1: Biểu diễn trạng thái không khí ẩm trên giản đồ I - d
- Độ nhớt động học của không khí : phụ lục 2
2.2.2.2. Tổn thất trong quá trình sấy
- Phương trình cân bằng ẩm :
Lượng cung cấp G1 [Kg/h]
Lượng sản phẩm :
G2 =

G1 (100 − W1 )
[Kg/h]
100 − W2

[ 2.8 ]

W

[ 2.11 ]

6

d1


Với :
W : Lượng nước bốc hơi trong 1 giây [kg/s]
F : Diện tích bao quanh thiết bị sấy [m2]
K : Hệ số truyền nhiệt [w/m2 độ]
K=

1

δ
1
+∑ i +
α1 i =1 λi α 2
1

n

[w/m2 độ]

[ 2.12 ]

Trong đó :

[ 2.15 ]

- Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang vào
q3 = Ca .θ1 [KJ/Kg ẩm]

[ 2.16 ]

Trong đó :
Ca : Nhiệt dung riêng của vật liệu sấy [KJ/Kg ẩm]
θ1 : Nhiệt độ vào của nhiệt độ sấy [0C]

- Nhiệt lượng cung cấp cho quá trình sấy
q=

QC .B.η
[KJ/Kg ẩm]
W

[ 2.17 ]

Trong đó :
QC : Nhiệt trị cao của nhiên liệu
7


B : Lượng nhiệt đã tiêu hao [Kg/h]
η : Hiệu suất của thiết bị đốt

2.2.2.3. Các thông số của quạt cung cấp
- Lưu lượng : là thể tích không khí mà quạt cung cấp vào ống đẩy trên một đơn

Nđc= K.N [kW]

[ 2.21 ]

K : là hệ số dự trữ ( K = 1,1 ÷ 1,2 )
2.2.3. Hiệu suất trao đổi nhiệt của thiết bị và tính toán ống calorife
2.2.3.1. Hiệu suất trao đổi nhiệt của thiết bị
* Định nghĩa :
Hiệu suất TĐN của thiết bị, ký hiệu bởi η được định nghĩa :
η=

Q
Qmax

[ 2.22 ]

Trong đó : Q = W1δt1 = W2δt 2 = bF Δt là nhiệt chất lỏng 1 truyền cho chất lỏng 2 trong
thiết bị.
Qmax là nhiệt cực đại mà chất lỏng 1 truyền cho chất lỏng 2 khi chảy song song

ngược chiều với diện tích TĐN lớn vô cùng F → ∞ .

8


Khi hai chất lỏng chảy song song ngược chiều và F → ∞ thì nhiệt độ ra chất
lỏng có W nhỏ hơn sẽ bằng nhiệt độ vào của chất lỏng có W lớn hơn
Khi W1 > W2 → δt1 < δt2 và t2 ' ' = t1 '
Khi W1 < W2 → δt1 > δt2 và t1 ' ' = t2 '
Do đó Qmax tính bằng :

k .F
gọi là số đơn vị chuyển nhiệt. Hiệu suất trao đổi nhiệt η phụ
Wmin

thuộc NTU ≡ n
2.2.3.2. Tính toán ống calorife
Các calorife của thiết bị sấy được chia ra làm hai loại - thiết bị gió nóng kiểu
hơi nước và kiểu ngọn lửa. Đun nóng tác nhân sấy - không khí - được tiến hành trong
các thiết bị gió nóng kiểu hơi nước (calorife kiểu hơi nước). Chúng là một chùm ống
có đường kính đến 30 mm, hơi đun nóng được nạp vào bên trong, bên ngoài bao phủ
bằng lớp không khí bị đun nóng. Người ta lắp trên các ống những tấm kim loại dày 1
mm hình vuông hay hình tròn cách nhau 5 mm để tăng truyền nhiệt từ hơi nước qua
tường ống đến không khí. Hệ số truyền nhiệt của calorife kiểu hơi nước khi tốc độ đun
nóng từ 4 đến 12 m/s là 20 ÷ 35 W / m 2 K
Khi tính toán Calorife ta có các công thức và các quan hệ sau :
- Lưu lượng hơi trong dàn ống uốn khúc : G2 = n.
- Tổng số phần tử ống uốn khúc : n =

4G2
ρ 2 .ω2 (πd12 )
9

πd12
4

.ω 2 .ρ 2

[ 2.24 ]
[ 2.25 ]


2.3.1. Mục đích của sàng
Sàng là một quá trình phân loại một hỗn hợp vật liệu rời thành các lớp có kích
thước khác nhau do tác dụng của lực cơ học. Người ta dùng sàng với các mục đích
sau:
- Tách ra khỏi hỗn hợp vật liệu, các cục vật liệu có kích thước lớn hơn kích thước yêu
cầu mà chúng cần tạo sau quá trình đập và nghiền.
- Tách ra khỏi hỗn hợp vật liệu, các cục vật liệu có kích thước nhỏ hơn kích thước yêu
cầu.
- Tách hỗn hợp vật liệu đã nghiền thành các thành phần có độ lớn khác nhau.
2.3.2. Các nguyên lí cơ bản về sàng
Muốn sàng có năng suất cao thì phải đảm bảo sự vận hành liên tục, các yếu tố
xác định sự liên tục của các quá trình sàng gồm :
- Sự nạp nhiên liệu liên tục
- Sự chuyển động tương đối của vật liệu trên sàng
- Quá trình chuyển động của vật liệu dọc theo sàng
- Sự làm việc thường xuyên của lỗ sàng
10


- Sự tách ra liên tục của các cấu tử
Muốn cho quá trình phân loại có thể xảy ra thì vật liệu phải dịch chuyển trên
mặt sàng, sẽ không thể nào phân loại bằng sàng được nếu như mặt sàng không chuyển
động hoặc mặt sàng chuyển động đều. Tức là vận tốc tương đối của sản phẩm bằng
không. Nếu mặt sàng chuyển động với vận tốc a nào đó thì sản phẩm có thể dịch
chuyển trên mặt sàng được. Trong trường hợp hạt dịch chuyển trên bề mặt sàng thì hạt
chịu đồng thời các lực : lực ma sát, lực quán tính.
2.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sàng
2.3.3.1. Thành phần độ hạt của vật liệu
Những hạt nhỏ dễ dàng lọt qua lỗ sàng, còn những hạt có kích thước gần bằng
kích thước lỗ sàng thì khó lọt qua lỗ sàng. Thực tế cho thấy những hạt có kích thước

theo năng suất và độ lớn của vật liệu mà ta chọn hình dạng và kích thước lỗ cho phù
hợp. Ngoài ra còn dựa vào chức năng của sàng và tính chất của vật liệu đưa sàng.
So với các loại lỗ khác thì lỗ tròn cho sản phẩm dưới sàng đồng đều hơn và có
độ hạt nhỏ hơn. Thực tế cho rằng kích thước lớn nhất của hạt chiu qua lỗ tròn chỉ bằng
khoảng 80 ÷ 85% kích thước của hạt lọt qua sàng vuông có cùng kích thước.
Để cho vật liệu dễ dàng lọt qua lỗ sàng thì kích thước của lỗ cần phải lấy lớn
hơn kích thước cục vật liệu một ít và lấy phụ thuộc vào kích thước vật liệu.
-

Khi d < 5 mm thì lấy 0,5 ÷ 1 mm

-

Khi d = 5 mm thì lấy 1 ÷ 3 mm

-

Khi d > 5 mm thì lấy 3 ÷ 5 mm

2.3.3.5. Độ dốc của mặt sàng
Độ dốc của mặt sàng quá lớn thì vật liệu đi qua mặt sàng rất nhanh nhưng giảm
hiệu suất của sàng. Độ dốc tối ưu của mặt sàng phải thông qua thực nghiệm mới xác
định được.
2.3.3.6. Biên độ và tần số chấn động của khung
Khi các điều kiện khác nhau, nếu tăng biên độ chấn động có thể nâng cao được
năng suất lao động đến mức độ nhất định, tăng tần số chấn động có tác dụng tăng năng
suất và hiệu suất sàng.
2.3.3.7. Lượng vật liệu cấp vào sàng
Lượng vật liệu cấp vào sàng tăng thì hiệu suất sàng giảm càng nhanh. Khi vật
liệu cấp vào sàng ít, hiệu suất sàng cũng giảm. Khi tăng vật liệu cấp vào sàng mà

a

d

e
b

h
c
Hình 2.2: a.Máy sàng lắc phẳng có khung sàng đặt trên các thanh đỡ treo
b.Máy sàng lắc phẳng có khung sàng đặt nghiêng trên các thanh đỡ đứng
c.Máy sàng lắc phẳng có khung sàng đặt ngay trên các thanh đỡ đàn hồi
13


d.Máy sàng lắc phẳng có khung sàng đặt nghiêng trên hai trục đỡ lệch tâm
e.Máy sàng lắc phẳng có khung sàng đặt nghiêng trên một trục đỡ lệch tâm
và một thanh đỡ treo
h.Máy sàng lắc phẳng có khung sàng đặt nghiêng trên một trục đỡ lệch tâm
và một thanh đỡ đứng
2.3.5.2. Chuyển động tương đối của hạt trên sàng
Khi sàng chuyển động với điều kiện nào đó, hạt trên sàng sẽ chuyển động tương
đối, đối với sàng : với điều kiện góc nghiêng α của sàng so với mặt phẳng ngang nhỏ
hơn góc ma sát ϕ ( ∞ < ϕ ) thì hạt sẽ nằm im trên sàng khi sàng không chuyển động.
Chuyển động tương đối của hạt phụ thuộc vào các yếu tố sau :
-

Chế độ động học của vùng (k, hay r, n)

-

pháp tuyến tác dụng lên hạt biến mất ( N=0 ). Nói chung sự quăng hạt lên khỏi bề mặt
sàng chỉ xảy ra ở khoảng phải chuyển động của sàng, khi mà thành phần thẳng đứng
của lực quán tính không chuyển động trong chuyển động theo có thể lớn hơn trọng
lượng hạt.

14