Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số chính đến chi phí năng lượng của máy trộn thức ăn gia súc kiểu vít đứng
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ………………………………………… LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CHÍNH ĐẾN CHI PHÍ NĂNG LƯỢNG CỦA MÁY TRỘN THỨC ĂN GIA SÚC KIỂU VÍT ĐỨNG ĐỖ THỊ TÁM THÁI NGUYÊN-2008 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ………………………………………… LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CHÍNH ĐẾN CHI PHÍ NĂNG LƯỢNG CỦA MÁY TRỘN THỨC ĂN GIA SÚC KIỂU VÍT ĐỨNG Học viên : Đỗ Thị Tám Người HD khoa học: GS.TSKH Phạm Văn Lang THÁI NGUYÊN 2008 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI NÓI ĐẦU Theo thống kê của Viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch, hiện nay thức ăn chăn nuôi công nghiệp mới đạt 3,5 3,8 triệu tấn/năm, tức là chiếm khoảng 30% tổng số thức ăn sử dụng trong chăn nuôi, trong khi đó chỉ tiêu bình quân trên thế giới là 48%, các nước công nghiệp phát triển đạt 80 90% Việc nghiên cứu, cơ giới hóa khâu chế biến thức ăn chăn nuôi ở Việt Nam (nói chung) và sản xuất thức ăn chăn nuôi ở vùng xa, vùng sâu phù hợp với điều kiện kinh tế xã hội đang là vấn đề cấp bách. Qua phân tích tình hình phát triển thức ăn chăn nuôi ở Việt Nam, những khó khăn tồn tại trong sản xuất thức ăn chăn nuôi hiện nay, tình hình nghiên cứu và chuyển giao máy, thiết bị phục vụ chế biến thức ăn chăn nuôi ở Việt Nam thời gian qua, thông qua khảo sát các loại mô hình đầu tư, tác giả thấy cần phải nghiên cứu sản xuất máy chế biến thức ăn gia súc tại Việt Nam (chủ yếu là máy trộn và nghiền) trong mô hình cơ sở chế biến phân tán, bán công nghiệp quy mô 1 – 2 tấn/h. Vì thế, sau thời gian học tập tại Khoa Sau đại học – Trường đại học Kỹ thuật Công nghiệp, tác giả đã lựa chọn, thực hiện luận văn tốt nghiệp thạc sỹ chuyên ngành Công nghệ chế tạo máy với đề tài: “NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CHÍNH ĐẾN CHI PHÍ NĂNG LƯỢNG CỦA MÁY TRỘN THỨC ẮN GIA SÚC KIỂU VÍT ĐỨNG” Nội dung luận văn tập trung nghiên cứu về máy trộn thức ăn gia súc trong mô hình sản xuất nói trên, nhằm đề xuất thiết kế dãy máy trộn hợp lý Tác giả xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của GS.TSKH Phạm Văn Lang, người đã tạo mọi điều kiện từ nghiên cứu mô hình, tổ chức thực nghiệm và hướng dẫn chi tiết trong quá trình hoàn thành luận văn. Đồng thời, tác giả bày tỏ lòng biết ơn đối với các nhà khoa học của Viện cơ điện nông nghiệp & Công nghệ sau thu hoạch: Tiến sỹ Đậu Thế Nhu, Tiến sỹ Nguyễn Năng Nhượng, Tiến sỹ Nguyễn Sĩ Hiệt đã tận tình giúp đỡ, đặc biệt trong quá trình xem xét điều tra, xử lý số liệu qua thực nghiệm. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Tác giả chân thành cám ơn Ban chủ nhiệm HTX Dịch vụ - Chăn nuôi xã Quý Lộc – Huyện Yên Định – Thanh Hóa, đơn vị Anh hùng thời kỳ đổi mới. Tác giả bày tỏ lòng biết ơn đối với Ban lãnh đạo Trường Đại học kỹ thuật công nghiệp, Khoa Sau đại học của Trường đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ trong thời gian hoàn thành luận văn. Do năng lực bản thân còn nhiều hạn chế, nên luận văn không tránh khỏi sai sót, tác giả mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo, các chuyên gia và các bạn đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn Thái Nguyên, tháng 4 năm 2008 Học viên Đỗ Thị Tám Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Mục lục Trang Lời nói đầu Mục lục Mở đầu 1. Tính cấp thiết của đề tài 1 2. Mục đích của đề tài 1 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2 4. Phương pháp nghiên cứu 2 5. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu 3 Chương I Tổng quan về tình hình nghiên cứu - ứng dụng các liên hợp máy chế biến thức ăn gia súc (trong đó có máy trộn) ở trong nước và trên thế giới 4 1.1. Khái quát tình hình sử dụng liên hợp máy chế biến thức ăn gia súc. 4 1.1.1.Khái quát tình hình phát triển thức ăn chăn nuôi ở Việt Nam 4 1.1.2. Khó khăn tồn tại trong sản xuất thức ăn chăn nuôi hiện nay 7 1.1.3.Tình hình nghiên cứu và chuyển giao máy, thiết bị phục vụ chế biến thức ăn chăn nuôi ở Việt Nam 8 1.1.3.1.Quy trình chế biến thức ăn chăn nuôi 8 1.1.3.2 Quy mô phân tán 9 1.1.3.3.Quy mô tập trung 10 a, Quy mô 2 -5 tấn/h 10 b, Quy mô 10 – 30 tấn/giờ và lớn hơn 10 c, Mô hình đầu tư 11 Nhận xét 11 1.2. Tình hình nghiên cứu khoa học về máy trộn thức ăn gia súc 12 1.2.1.Tình hình và kết quả nghiên cứu máy trộn trên thế giới 12 1.2.2.Tình hình và kết quả nghiên cứu máy trộn ở Việt Nam 18 1.2.3 Những tồn tại trong nghiên cứu máy trộn thức ăn gia súc kiểu vít đứng 19 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Kết luận chương I 19 Chương II Nghiên cứu quy luật chyển động của khối hỗn hợp bột trong máy trộn vít đứng; Nghiên cứu lý thuyết đồng dạng – mô hình - thứ nguyên 21 2.1. Phương trình chuyển động của khối bột trong thùng trộn 21 a, Phương trình chuyển động của khối bột ở phần nón cụt 22 b) Phương trình chuyển động của khối bột ở phần thùng hình trụ 26 c) Chuyển động của khối bột trong ống bao 27 d) Điều kiện đảm bảo chuyển động liên tục của khối bột trong và ngoài ống bao. 30 Nhận xét 31 2.2. Nghiên cứu cơ sở lý thuyết quy hoạch thực nghiệm 32 2.2.1.Ứng dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm áp dụng trong nghiên cứu thực nghiệm đơn yếu tố 33 2.2.2. Ứng dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm áp dụng trong nghiên cứu đa yếu tố 36 2.2.2.1.Xác định các thông số chính ảnh hưởng đến máy trộn 36 2.2.2.2.Lập ma trận thí nghiệm, chọn phương án quy hoạch thực nghiệm 37 2.2.2.3. Xử lý kết quả - Xác định mô hình toán phương án bậc 1 40 2.2.2.4.Xác định mô hình toán bậc 2 43 2.2.2.5. Xác định giá trị tối ưu của các yếu tố hàm mục tiêu 46 2.2.2.6. Giải bài toán thương lượng các giá trị tối ưu giữa hai hàm mục tiêu chất lượng trộn YK và chi phí năng lượng riêng YN 46 2.2.2.7. Phương pháp xác định độ trộn đều và chi phí năng lượng riêng 47 a) Phương pháp xác định độ trộn đều 47 b) Phương pháp xác định chi phí năng lượng riêng 48 2.3. Cơ sở của lý thuyết đồng dạng - mô hình- thứ nguyên 49 2.3.1.Ứng dụng lý thuyết đồng dạng và mô hình trong phương pháp nghiên cứu về cơ điện nông nghiệp 49 2.3.2. Mô hình, bản chất và các dạng mô hình 50 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2.3.3.Chuẩn số đồng dạng 52 2.3.4. Lý thuyết thứ nguyên 53 2.3.5.Nguyên lý của lý thuyết đồng dạng - Định lý đồng dạng 54 2.3.5.1.Định lý đồng dạng thứ nhất 54 2.3.5.2. Định lý đồng dạng thứ hai - định lý 55 2.3.5.3.Định lý đồng dạng thứ ba 55 2.3.6. Phương pháp xác định chuẩn số đồng dạng 56 Kết luận chương II 58 Chương III Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến chất lượng trộn và chi phí năng lượng riêng của máy trộn TK – 1A 59 3.1.Giới thiệu tóm tắt đặc điểm kỹ thuật máy trộn TK – 1A 59 3.1.1. Các thông số cơ bản của máy trộn 59 3.1.2. Cấu tạo máy trộn TK – 1A 60 3.1.3.Tính toán thiết kế bộ truyền đai tốc độ 200v/ ph và 400v/ph cho máy trộn TK – 1A 61 3.2.Kết quả thực nghiệm đơn yếu tố 63 3.2.1. Xác định ảnh hưởng của tốc độ vít trộn x1 tới chất lượng trộn yK và chi phí năng lượng riêng yN 63 a) Xác định ảnh hưởng của tốc độ vít trộn x1 tới chất lượng trộn yK 63 b) Xác định ảnh hưởng của tốc độ vít trộn x1 tới chi phí năng lượng riêng yN 65 Kết luận 66 3.2.2. Xác định ảnh hưởng của tải trọng q x2 tới chất lượng trộn yK và chi phí năng lượng riêng yN 67 a) Xác định ảnh hưởng của tải trọng q x2 tới chất lượng trộn yK 68 b) Xác định ảnh hưởng của tải trọng q x2 tới chất lượng trộn yN 70 Kết luận 71 3.3 Kết quả thực nghiệm đa yếu tố 73 3.3.1 Ảnh hưởng của vận tốc x1 và tải trọng x2 đến chi phí năng lượng riêng YN 73 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3.3.2 Ảnh hưởng của vận tốc x1 và tải trọng x2 đến chất lượng trộn yK 76 3.3.3.Giải bài toán thương lượng giữa hàm chi phí năng lượng riêng YN và hàm chất lượng trộn YK 79 Kết luận chương III 80 Chương IV Ứng dụng lý thuyết đồng dạng, mô hình, tính toán lực cản chuyển động trong môi trường nhớt, dễ rơi và xác định dãy máy trộn 81 4.1. Những nguyên tắc chung của quá trình ứng dụng lý thuyết đồng dạng trong nghiên cứu máy trộn 81 4.2. Tính toán chi phí năng lượng trên đơn vị thể tích vật liệu của máy trộn (kiểu vít đứng) và đề xuất dãy máy trộn phù hợp qui mô sản xuất ở vùng nông thôn 85 Nhận xét 88 Kết luận chương IV 88 Kết luận chung 89 Nhận xét về mức độ hoàn thành nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài luận văn 90 Những vấn đề cần nghiên cứu tiếp 91 Hợp đồng kinh tế Phụ lục (Một số hình ảnh thực nghiệm) Tài liệu tham khảo Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận văn Đỗ Thị Tám Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn BẢNG KÝ HIỆU VÀ ĐƠN VỊ KÝ HIỆU Ý NGHĨA ĐƠN VỊ ĐO Hệ số chứa ống bao (hoăc ) Khối lượng riêng của hỗn hợp bột thức ăn chăn nuôi kg/m3 µ Hệ số nhớt động học g/m.s d Đường kính cánh trộn m fcs Diện tích của cửa sổ (hình vuông) trong máy trộn m2 g Gia tốc trọng trường m.s-2 l Chiều dài ống m N Công suất cần thiết cho bộ phận trộn kW n Số vòng quay của trục máy trộn min-1 p Chi phí áp suất trong ống N/m2 q Lưu lượng khối bột qua đáy của bộ phận trộn m3/h; kg/h Q Năng suất của liên hợp máy t/h; kg/s R Bán kính phần hình trụ (hoặc bán kính lớn của phần hình nón) m s Bước trục vít m v Tốc độ đầu cánh bộ phận trộn m.s-1 x1 Vận tốc vít trộn v/ph x2 Khối lượng hỗn hợp bột trong một mẻ trộn kg/mẻ YK Độ trộn đều % YN Mức chi phí điện năng riêng kWh/t [...]... pháp nghiên cứu - Phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm, lý thuyết đồng dạng và phép phân tích thứ nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn -3- 5 Đối tƣợng nghiên cứu, phạm vi nghiên cứu - Một số thông số chính của máy trộn bột khô, kiểu vít đứng TK-1A: Thời gian trộn, khối lƣợng một mẻ trộn, chi phí công suất, tốc độ của vít trộn - Nghiên cứu chuyển động của. .. máy trộn kiểu vít đứng thì các quá trình chủ yếu là trộn khuếch tán và đối lƣu… Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn -18- 1.2.2.Tình hình và kết quả nghiên cứu máy trộn ở Việt Nam Trong nƣớc ta đã nhập và sử dụng một số loại máy trộn thức ăn gia súc từ những năm 1960 ở các nông trƣờng chăn nuôi và một số cơ sở chế biến thức ăn gia súc Một số cơ quan nghiên cứu. .. tâm đến chuyển động của khối hỗn hợp bột trong quá trình trộn, từ đó xác định đƣợc chất lƣợng trộn, làm cơ sở cho tính toán thông số cấu tạo của máy trộn 4- Nghiên cứu ảnh hƣởng của một số thông số cấu tạo và sử dụng (thời gian trộn, tốc độ bộ phận trộn, khối lƣợng một mẻ trộn) tới độ trộn đều và mức tiêu thụ điện năng riêng của máy trộn vít đứng kiểu TK-1A do Trung tâm phát triển cơ điện và Trung tâm... nguyên lý đó Cho đến nay việc nghiên cứu lý thuyết tính toán cũng nhƣ thực nghiệm cho máy trộn kiểu vít đứng vẫn chƣa đƣợc giải quyết đầy đủ và toàn diện để làm cơ sở thiết kế cải tiến thêm mẫu máy đó 1.2.3 Những tồn tại trong nghiên cứu máy trộn thức ăn gia súc kiểu vít đứng Nhƣ trên đã trình bày, máy trộn kiểu vít đứng đã đƣợc thiết kế chế tạo và thông dụng ở nƣớc ta, nhƣng các thông số cấu tạo và sử... ĐOẠN THỨC ĂN NHÃO THÙNG NÓN HÀNH TINH LY TÂM KHÍ ĐỘNG THỨC ĂN BỘT KHÔ CÁNH QUẠT ĐỨNG NGANG GIẢI XOẮN PHỐI HỢP TRỐNG, LẬP PHƯƠNG, CHỮ V CÁNH GẠT VÍT NGHIÊNG THỨC ĂN LỎNG H1.2 Phân loại máy trộn thức ăn gia súc Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn -14- So sánh ƣu nhƣợc điểm một số loại máy trộn thức ăn gia súc phổ biến trên thế giới: - Máy trộn cánh gạt: Trộn. .. - Máy trộn giải xoắn (ngƣợc dòng) phổ biến ở Mỹ, Pháp có chất lƣợng trộn tốt, trộn đƣợc nhiều loại thức ăn, nhƣng cấu tạo phức tạp, tiêu thụ điện năng riêng cao; Về phƣơng diện cấu tạo, đa số các tác giả tập trung nghiên cứu loại máy trộn cánh gạt, nằm ngang, làm việc gián đoạn hoặc liên tục, nhất là kiểu hai trục cánh trộn trong số các máy trộn thức ăn gia súc Do máy trộn này có tính chất vạn năng, ... mô 1 – 2 tấn/h Nội dung luận văn này sẽ tập trung nghiên cứu về máy trộn thức ăn gia súc trong mô hình sản xuất này, nhằm đề xuất thiết kế dãy máy trộn hợp lý 1.2 Tình hình nghiên cứu khoa học về máy trộn thức ăn gia súc Trong sản xuất công nông nghiệp nói chung, máy trộn là máy công tác đƣợc dùng rộng rãi trong nhiều ngành: - Chế biến thức ăn gia súc; - Chế biến thực phẩm; - Công nghiệp hoá dƣợc;... 1-2 tấn/h hiện nay Máy trộn kiểu vít đứng chủ yếu dùng để trộn bột khô, không đòi hỏi tính chất vạn năng cho cả thức ăn ẩm, nhão hay lỏng Bảng 1.3 Xác định chỉ tiêu chất lượng các máy trộn tham gia khảo nghiệm T T Danh mục các chỉ tiêu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Tốc độ quay của máy trộn (v/min) Khối lƣợng trộn một mẻ (Kg) Thời gian nạp liệu (min) Thời gian trộn (min) Thời gian xả (min) Độ trộn đều (%) Loại... đổi ảnh hƣởng đến động lực học của máy trộn: cơ lý tính của các thành phần thức ăn, nguyên lý trộn và các chỉ số công nghệ khác Kết quả của những công trình nghiên cứu về lý thuyết máy trộn của một số tác giả đƣợc công bố nhƣ sau: - Trong máy trộn khi làm việc diễn ra hai quá trình: trộn đều (quá trình thuận) và quá trình phân lớp (quá trình ngƣợc) Hai quá trình đó diễn biến theo thời gian trộn đến. .. việc nghiên cứu các loại máy này chƣa mang tính toàn diện, chủ yếu dựa vào phƣơng pháp phân tích cấu trúc, thông qua thực nghiệm Việc xác định các thông số của quá trình trộn và các quy luật trộn gặp nhiều khó khăn, chủ yếu là do nhiều yếu tố ảnh hƣởng đến tính chất động lực học của máy trộn: nguyên lý trộn, cơ lý tính của các thành phần thức ăn, các chỉ số công nghệ…Trên cơ sở nghiên cứu ảnh hƣởng của . VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CHÍNH ĐẾN CHI PHÍ NĂNG LƯỢNG CỦA MÁY TRỘN THỨC ĂN GIA SÚC. VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CHÍNH ĐẾN CHI PHÍ NĂNG LƯỢNG CỦA MÁY TRỘN THỨC ĂN GIA SÚC
