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

NG 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 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 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 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 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 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 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 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 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/m 3 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 m 2 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 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên -1- ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Tính cấp thiết của đề tài. Công nghiệp hoá, hiện đại hoá nông nghiệp nông thôn là một chủ trƣơng lớn của Đảng và nhà nƣớc nhằm thúc đẩy kinh tế phát triển, tạo công ăn việc làm, tăng thu nhập cho ngƣời dân, đƣa nông thôn nƣớc ta tiến lên văn minh, hiện đại. Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ X (4-2006) đã xác định: “…Sau những năm đổi mới, nông nghiệp nông thôn nƣớc ta đã thu đƣợc nhiều thành tựu đáng kể, tuy nhiên còn nhiều vấn đề về sản xuất, đời sống của nhân dân đang nổi lên gay gắt. Vì vậy nông nghiệp phải tạo ra đƣợc chuyển biến mạnh mẽ: vừa tiếp tục tăng trƣởng về số lƣợng, về nhịp độ, về tỷ suất hàng hoá đồng thời nâng cao chất lƣợng sản phẩm, tăng khả năng cạnh tranh, đảm bảo sản xuất có hiệu quả…” Cơ giới hoá - điện khí hoá nông nghiệp là một nhiệm vụ hết sức quan trọng trong toàn bộ sự nghiệp CNH-HĐH: từng bƣớc thực hiện cơ khí hoá các khâu sản xuất, chế biến sau thu hoạch. Đối với ngành nông nghiệp, Nghị quyết 09/2000/NC-CQ của Chính phủ nêu rõ: “ Ứng dụng rộng rãi thành tựu khoa học công nghệ mới và sản xuất nông nghiệp…phải đƣa trình độ KHCN của nhiều ngành trong nông nghiệp đuổi kịp các nƣớc trong khu vực và nâng mức đóng góp của khoa học công nghệ vào giá trị gia tăng của nông nghiệp từ 30% hiện nay lên trên 50% trong thập kỷ tới”. Để sớm đƣa chăn nuôi trở thành một ngành chính, một trong những nhân tố quan trọng là phát triển công nghiệp chế biến thức ăn gia súc với các qui mô nhỏ, vừa và lớn với trang thiết bị đồng bộ nhằm nâng cao chất lƣợng, giảm giá thành sản phẩm, trong đó có khâu nghiền, trộn thức ăn là quan trọng. Xuất phát từ đặc điểm tình hình nêu trên, việc nghiên cứu hoàn thiện một số cơ cấu của máy trộn thức ăn chăn nuôi đang là vấn đề cấp bách và có ý nghĩa thực tiễn. 2. Mục đích của đề tài Nghiên cứu, xác định các yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng và chi phí năng lƣợng riêng của máy trộn, trên cơ sở đó tìm dãy máy trộn phù hợp quy mô sản xuất hộ gia đình. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên -2- 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài a. Ý nghĩa khoa học Hiện nay, các loại máy trộn đƣợc chế tạo và sử dụng rất nhiều trong các dây chuyền chế biến thức ăn gia súc quy mô vừa và nhỏ. Tuy nhiên, 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 một số thông số cấu tạo và sử dụng (thời gian trộn, khối lƣợng một mẻ trộn, chi phí công suất, tốc độ của vít trộn), để sản phẩm đạt đƣợc hàm lƣợng khoa học, đề tài luận văn đã kết hợp nghiên cứu phƣơng pháp truyền thống và nghiên cứu hiện đại nhƣ điều tra, tập hợp thông tin, tham gia thiết kế cải tiến để trên cơ sở đó hoàn thiện công nghệ chế tạo. Đề tài đã áp dụng một số phƣơng pháp toán học trong nghiên cứu chế tạo máy cơ khí nhƣ: phƣơng pháp đồng dạng và phân tích thứ nguyên, phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm, sử dụng chƣơng trình tính toán trên máy tính nhằm tăng độ tin cậy và kết quả thu nhận đƣợc. b. Ý nghĩa thực tiễn - Đúc kết, lựa chọn xác định các thông số hợp lý của các loại máy trộn đang sử dụng tại Thái Nguyên và Thanh Hoá. - Đề xuất dãy máy trộn công suất 1 2 t/h cho quy mô hộ gia đình theo nhu cầu hiện nay. Dãy máy trộn đề xuất, thiết kế chế tạo (cùng Trung tâm Cơ điện nông nghiệp và ngành nghề nông thôn thực hiện) đã đƣợc cơ sở sản xuất ký hợp đồng lắp đặt. Điều này cho thấy mẫu máy trộn MT - 1, MT - 2 đang có thị trƣờng tiêu thụ với điều kiện chất lƣợng chế tạo và giá thành vừa phải. Từ thực tiễn của đề tài, cho thấy chúng ta hoàn toàn làm chủ đƣợc công nghệ chế tạo và có thể ứng dụng rộng trong sản xuất. 4. Phƣơng 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 -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 khối hỗn hợp trong máy trộn. - Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết đồng dạng và phân tích thứ nguyên, đề xuất dãy máy trộn phù hợp với điều kiện thực tế. - Địa điểm nghiên cứu thực nghiệm : tại HTX Dịch vụ - Chăn nuôi xã Quý lộc, Huyện Yên Định, tỉnh Thanh Hóa. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên -4- Chƣơng 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 NƢỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI 1.1. Khái quát tình hình sử dụng liên hợp máy chế biến thức ăn gia súc. 1.1.1.Khái quát tình hình phát triển thức ăn chăn nuôi ở Việt Nam. Giai đoạn 1986 – 1990 do ảnh hƣởng của nền sản xuất kế hoạch tập trung, sản xuất thức ăn chăn nuôi chủ yếu tập trung ở các xí nghiệp quốc doanh với thiết bị kỹ thuật của Đông Âu và Cuba nhƣ hệ thống thiết bị của Hungari công suất 2 tấn/h; Bungari, Cuba công suất 5 tấn/h; Nam Tƣ 10 tấn/h, phục vụ cho các xí nghiệp chăn nuôi quốc doanh. Giai đoạn này trên 80% đầu gia súc chăn nuôi quy mô nhỏ, quảng canh hộ gia đình theo phƣơng pháp truyền thống, tận dụng phụ phế phẩm trong nông nghiệp, chăn nuôi thâm canh hầu nhƣ chƣa phát triển; chăn nuôi hợp tác xã tổ chức các trại chăn nuôi nhỏ 20 30 con lợn, chủ yếu là lợn lai kinh tế, chăn nuôi công nghiệp và bán công nghiệp của các đơn vị quốc doanh có quy mô 500 1000 lợn, gia cầm 5000 10000 con đƣợc nhập giống từ Cuba và một số nƣớc khác nhƣng không nhiều. Chăn nuôi kém phát triển, do đó sản lƣợng thức ăn sản xuất thấp; chất lƣợng chƣa cao, thiết bị công nghệ lạc hậu. Từ năm 1990 - 1996 kinh tế phát triển nhanh, tốc độ tăng trƣởng GDP hằng năm bình quân 6 7 %, sản lƣợng nông nghiệp đạt đƣợc nhiều thành tựu đáng kể, tốc độ tăng trƣởng hàng năm bình quân đạt 4,5%. Chăn nuôi hàng hóa phát triển, nhu cầu thức ăn chăn nuôi lớn, do đó nhiều doanh nghiệp trong và ngoài nƣớc đã đầu tƣ sản xuất thức ăn chăn nuôi với nhiều loại thiết bị, công nghệ hiện đại, tiên tiến có công suất từ 30.000 200.000 tấn/năm. Giai đoạn này phát triển nhanh các dây chuyền có công suất từ 5000 10000 tấn/năm do trong nƣớc chế tạo, chủ yếu là thuộc sở hữu tƣ nhân, hoặc các trang trại chăn nuôi sản xuất tự cung cấp. Các công ty 100% vốn đầu tƣ nƣớc ngoài có dây chuyền đồng bộ thiết bị hiện đại, công nghệ tiên tiến, công suất 100000 200000 tấn / năm nhƣ Proconco; CP Group… Các hãng này có ƣu thế về công nghệ và thiết bị nên chất lƣợng sản phẩm ổn định, Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên -5- đặc biệt có kinh nghiệm trong chính sách tiếp thị, quảng cáo linh hoạt, nhạy bén. Các đơn vị sản xuất thức ăn trong nƣớc bị khủng hoảng, sản lƣợng thấp, thị phần sản phẩm chiếm khoảng 20% do thiết bị cũ, công nghệ lạc hậu, chất lƣợng sản phẩm chƣa cao. Giai đoạn 1997 – 2007 cùng với sự phát triển mạnh trong nông nghiệp, chăn nuôi hàng hóa phát triển nhanh, nhiều trang trại chăn nuôi đã hình thành, nhu cầu thức ăn lớn, đồng thời là lĩnh vực thu lợi nhuận cao. Do đó nhiều đơn vị trong và ngoài nƣớc đã đầu tƣ và sản xuất thức ăn chăn nuôi. Cargill, AFC (Mỹ); Biomin (Áo); Hàn Quốc; Đài Loan; Trung Quốc; Conffeed (Indonexia)…Các công ty Group (Thái Lan), Proconco (Pháp) thì mở rộng công suất; các cơ sở hợp tác sản xuất trong nƣớc đã đầu tƣ các dây chuyền đồng bộ hiện đại, thiết bị của Van – Aarsen (Hà Lan) nhƣ Bình Định, Đồng Nai, Tiền Giang… Nhiều đơn vị đã xây dựng thƣơng hiệu có uy tín bằng chất lƣợng, giá cả và đa dạng hóa sản phẩm nhƣ: thức ăn gia súc VINA, Thanh Bình, Long Châu (Đồng Nai) , DABACO (Bắc Ninh)… Theo kết quả tổng điều tra nông thôn, nông nghiệp và thủy sản năm 2006, công bố năm 2007 của Tổng cục thống kê, cho thấy yêu cầu thức ăn chăn nuôi ngày càng trở nên cấp bách do đó cần đầu tƣ trang bị, sử dụng nhiều máy chế biến thức ăn chăn nuôi (nghiền, trộn…). Tính đến nay, toàn quốc đã trang bị 38.264 máy chế biến thức ăn chăn nuôi (trong đó có khoảng 30% là máy trộn với công suất từ 1,5 2 t/h). Tính bình quân trên 100 hộ là 0,3 chiếc, tập trung nhiều ở các tỉnh Đông Bắc nhƣ Lạng Sơn, Bắc Giang, Cao Bằng…Đây là những loại máy có công suất nhỏ. Riêng các loại dây chuyền chế biến thức ăn gia súc ở Đông Nam Bộ, Đồng bằng sông Cửu long tuy số lƣợng bình quân nhỏ nhƣng công suất các loại máy là rất cao từ 8 30 t/h Bảng sau nêu kết quả đầu tƣ trang bị của từng vùng trong nƣớc Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên -6- Bảng 1.1. Mức độ trang bị máy chế biến thức ăn công nghiệp Đơn vị: chiếc /100 hộ TT Tên địa phƣơng Các loại máy Máy sấy Máy chế biến thức ăn chăn nuôi Máy chế biến lƣơng thực 1 Toàn quốc 0,64 0,30 1,96 2 Đồng bằng sông Hồng 0,10 0.18 1,13 3 Các tỉnh Đông Bắc 3,51 0,83 6,64 4 Các tỉnh Tây Bắc 0,14 0,26 5,24 5 Các tỉnh Bắc Trung Bộ 0,05 0,39 1,96 6 Duyên hải N. Trung Bộ 0,06 0,08 0,54 7 Tây nguyên 0,27 0,21 1,12 8 Đông Nam Bộ 0,06 0,13 0,32 9 Đồng bằng S. Cửu Long 0,22 0,15 0,17 Nguồn: Tổng cục thống kê 2007 Cũng từ kết quả điều tra tổng kết của Tổng cục thống kê và của đề tài “Qui hoạch cơ giới hóa sản xuất nông lâm nghiệp ở tỉnh Thái Nguyên của Trung tâm cơ điện nông nghiệp và ngành nghề nông thôn” cho thấy số lƣợng máy chế biến nông sản và thức ăn gia súc ở Thái Nguyên là tƣơng đối cao. Thái Nguyên Phú Thọ Cao bằng Tuyên Quang Yên Bái Bắc Kạn Cơ sở chế biến nông sản 5383 4951 153 3522 2788 673 Máy chế biến thức ăn chăn nuôi, chiếc 2033 763 3031 1214 500 469 Riêng Thanh Hóa có 4490 chiếc máy chế biến thức ăn gia súc, tính bình quân 0,61 chiếc/100 hộ. Đây là một trong những tỉnh miền Trung mặc dù có nguyên liệu thức ăn chăn nuôi rất dồi dào nhƣng lại là nơi thiếu nhiều máy chế biến thức ăn gia súc. Về cơ sở chế biến: toàn tỉnh có 10.754 cơ sở chế biến qui mô xã, bình quân 1,47 cơ sở chế biến /100 hộ, trong đó ở những vùng xa, vùng sâu yêu cầu chế biến thức ăn chăn nuôi cấp bách nhƣng mức độ đầu tƣ, trang bị máy còn rất thấp nhƣ: Thạch Thành, Vĩnh Lộc, vv… Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên -7- 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 nƣớc công nghiệp phát triển đạt 80 – 90%. 1.1.2. Khó khăn tồn tại trong sản xuất thức ăn chăn nuôi hiện nay - Thiếu nguyên liệu thức ăn chăn nuôi (thiếu nguyên liệu giàu năng lƣợng nhƣ ngô, thiếu nguyên liệu giàu Protein nhƣ bột cá chất lƣợng cao, khô dầu các loại hàng năm phải nhập khẩu 800 – 900 nghìn tấn khô dầu, đậu tƣơng; phải nhập khẩu các nguyên liệu nhƣ Vitamin, vi lƣợng, men tiêu hóa, kháng sinh…); - Sự phối hợp nghiên cứu liên ngành (nông nghiệp, công nghiệp, hóa dƣợc…) để tìm và tạo ra nguyên liệu mới chƣa đƣợc quan tâm; - Do ảnh hƣởng của tƣ duy cơ cấu nông nghiệp truyền thống, chăn nuôi tận dụng, một số vùng, một số ngƣời chậm đổi mới nhận thức, coi nhẹ chăn nuôi trong cơ cấu nông nghiệp hàng hóa, không coi thức ăn chăn nuôi là then chốt. Đây là khe hở trong đầu tƣ nghiên cứu, ứng dụng tiến bộ kỹ thuật và tổ chức sản xuất; - Giá thức ăn chăn nuôi còn cao khoảng 15 – 20 % so với khu vực và thế giới nên giá thành sản phẩm chăn nuôi chƣa cao.Vì thiếu nguyên liệu, máy móc thiết bị nhập khẩu giá thành cao, khấu hao lớn, cƣớc phí vận chuyển cao so với giá trị hàng hóa; - Chất lƣợng thức ăn chăn nuôi, nhất là ở các cơ sở vừa và nhỏ còn thấp và không ổn định. Nguyên nhân do công nghệ và thiết bị lạc hậu, thiếu vốn nên không chủ động đƣợc nguyên liệu; - Chi phí cho nguyên liệu chế biến thức ăn chăn nuôi khá cao (chiếm khoảng 75 – 80%; mặt khác cơ sở chế biến thức ăn nhỏ (doanh nghiệp, tƣ nhân) còn dùng nhiều lao động phổ thông cho nên chi phí chiếm gần 20%. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên -8- Bảng 1.2. Chi phí cho sản xuất thức ăn chăn nuôi (cho 1 kg) ở một số vùng Nguyên liệu Lao động Năng lƣợng nhiên liệu Chi phí quản lý Loại hình vốn đầu tƣ 100% của nƣớc ngoài 80,3 7,4 2,5 9,8 Loại hình doanh nghiệp nhà nƣớc 80,6 7,1 2,6 9,7 Doanh nghiệp tƣ nhân 75,3 19,9 2,7 2,1 Nguồn: TS. Nguyễn Năng Nhượng (2004)-“Một số thành tựu khoa học công nghệ về cơ giới hoá chế biến thức ăn chăn nuôi sau 20 năm đổi mới” Thức ăn chăn nuôi chiếm 65-75% giá thành sản phẩm chăn nuôi, là nguyên nhân chính làm cho giá sản phẩm chăn nuôi ở Việt Nam cao hơn các nƣớc trong khu vực 15 – 20%. Để nâng cao và ổn định chất lượng, giảm giá thành cần luôn quan tâm đầu tư tạo đủ nguồn nguyên liệu, cải tiến công nghệ, thiết bị và áp dụng các thành tựu khoa học công nghệ mới nhất vào lĩnh vực chế biến thức ăn chăn nuôi. 1.1.3. Tình hình nghiên cứu và chuyển giao máy, thiết bị phục vụ chế biến thức ăn chăn nuôi ở Việt Nam. 1.1.3.1.Quy trình chế biến thức ăn chăn nuôi Tuỳ thuộc vào giống, quá trình sinh trƣởng và phát triển của vật nuôi, nhu cầu dinh dƣỡng rất khác nhau. Do yêu cầu khắt khe về dinh dƣỡng và nguyên liệu đƣa vào chế biến rất đa dạng nên trong quy trình chế biến, dù rất hiện đại, thức ăn chăn nuôi vẫn phải chế biến theo mẻ. Theo cách chung nhất, thức ăn chăn nuôi đƣợc chế biến theo quy trình sau: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên -9- Trong mỗi công đoạn chế biến có nhiều phƣơng án và giải pháp kỹ thuật khác nhau. Nhƣng nhìn chung dây chuyền thiết bị càng tiên tiến thì năng suất, chất lƣợng sản phẩm càng cao và ổn định. Trên cơ sở quy trình tổng quát, tuỳ thuộc vào mức độ cơ giới hoá và khả năng tài chính của mình mà các doanh nghiệp quyết định chọn quy trình công nghệ và máy móc, thiết bị phù hợp. 1.1.3.2 Quy mô phân tán Quy mô chế biến thức ăn chăn nuôi thƣờng có năng suất 300 – 1000 kg/h sản xuất các loại thức ăn tổng hợp dạng bột phục vụ chính cho cơ sở chăn nuôi hoặc làm dịch vụ tại các thôn xã. Mô hình này đã, đang và sẽ tiếp tục phát triển trong tƣơng lai, vì nó tận dụng đƣợc nguồn nguyên liệu sẵn có (cám, ngô, khoai, sắn…) ở địa phƣơng và thích hợp cho chăn nuôi phân tán, quy mô nhỏ ở nông thôn, miền núi, vùng sâu, vùng xa. Nguồn cung cấp vi lƣợng, đạm, chất bổ sung là thức ăn đậm đặc do các cơ sở quy mô sản xuất tập trung. Thiết bị trong các mô hình này chủ yếu là máy trộn và máy nghiền. Máy trộn thƣờng dùng máy trộn đứng công suất 100 - 300kg/mẻ do trong nƣớc chế tạo. Rất ít cơ sở dùng máy trộn ngang, mặc dù máy trộn ngang cho chất lƣợng đồng đều cao hơn, nhƣng tiêu tốn nhiều điện năng hơn và giá thành cũng cao hơn. H 1.1.Quy trình chế biến thức ăn chăn nuôi Nguyên liệu Định lƣợng Nghiền nhỏ Trộn đều Chất bổ sung Ép tạo viên Đóng bao Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên -10- Máy nghiền thƣờng có công suất 300-1000kg/h do Việt Nam hoặc Trung Quốc chế tạo. Tuy nhiên, các loại máy nghiền thƣờng lấy sản phẩm ra bằng quạt hút, nên tăng đáng kể chi phí điện năng, máy hay bị tắc và bụi. Để khắc phục những tồn tại trên, trong những năm 1990 Viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch đã nghiên cứu, chế tạo ra mẫu máy nghiền không sàng (sàng ngoài) và phần nào đã đáp ứng đƣợc yêu cầu của sản xuất. Có thể nói, các máy móc, thiết bị quy mô phân tán trong nƣớc hoàn toàn chế tạo đƣợc. Tuy nhiên do một thời gian dài ít đƣợc quan tâm nên chƣa có các cải tiến phù hợp với sản xuất hiện nay. 1.1.3.3.Quy mô tập trung Sản xuất thức ăn chăn nuôi ở quy mô tập trung thƣờng năng suất từ 2; 3; 5; 10; 15; 20; 30 tấn/h và lớn hơn. a, Quy mô 2 -5 tấn/h Các cơ sở vốn ít, nhất là các cơ sở mới thành lập thƣờng chọn quy mô 2; 3 hoặc 5 tấn/h để đầu tƣ. Sản phẩm chủ yếu là thức ăn tổng hợp và đậm đặc và dạng bột. Có một số cơ sở đầu tƣ sản xuất thức ăn viên nhƣng chƣa nhiều. Ở dây chuyền sản xuất thức ăn chăn nuôi dạng bột, ngoài một số thiết bị phụ trợ (gầu tải, vít tải, quạt hút…) thiết bị chủ yếu là máy nghiền và máy trộn đứng, nhƣng đƣợc bố trí hợp lý nên phát huy hiệu quả tƣơng đối cao. Đi tiên phong trong quy mô này là Viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch. Từ năm 2000 đến nay trên 50 dây chuyền đã đƣợc chuyển giao vào sản xuất. b, Quy mô 10 – 30 tấn/giờ và lớn hơn Với quy mô 10 – 30 tấn/giờ, hiện tại ở Việt Nam cũng song song tồn tại hai quy trình công nghệ và theo đó là hệ thống máy móc thiết bị. Tuy nhiên, ở quy mô này hầu hết các máy và thiết bị đƣợc nhập khẩu đồng bộ từ nƣớc ngoài, công nghiệp trong nƣớc chƣa chế tạo đƣợc hoàn chỉnh. Thời gian gần đây, giá thành nhập đồng bộ dây chuyền cao, nhiều cơ sở chỉ nhập những thiết bị chính, còn các thiết bị phụ trợ nhƣ gầu tải, vít tải, thùng chứa…chế tạo trong nƣớc để giảm chi phí đầu tƣ. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên -11- c, Mô hình đầu tƣ + Đối với chăn nuôi truyền thống hộ gia đình, đây là hình thức chăn nuôi tận dụng các phụ phế phẩm trong nông nghiệp nhƣ xay xát kiêm nghiền ngô, khoai sắn ở nông thôn, vùng sâu, vùng xa phục vụ nội tiêu tại chỗ là chủ yếu. Ở đây sử dụng máy nghiền loại nhỏ công suất 200 – 300 kg/h và hầu nhƣ chƣa có máy trộn. Để nâng cao chất lƣợng thức ăn cần trang bị các máy trộn đứng công suất từ 100 – 300 kg/mẻ. + Ở các cơ sở chế biến phân tán, bán công nghiệp quy mô 1 – 2 tấn/h sản xuất chủ yếu thức ăn tổng hợp dạng bột phục vụ cho nhu cầu chăn nuôi của cơ sở mình hoặc dịch vụ nghiền trộn tại địa phƣơng. Thiết bị chủ yếu là máy nghiền, máy trộn đứng, vít tải, gầu tải, điều khiển thủ công và do trong nƣớc chế tạo. Dự báo trong thời gian tới mô hình này sẽ phát triển mạnh vì quy mô chăn nuôi tập trung phát triển và vốn đầu tƣ cho dây chuyền thấp. + Quy mô từ 2 – 5 tấn/h với sản phẩm là thức ăn tổng hợp và đậm đặc dạng bột, thiết bị chủ yếu là máy nghiền, máy trộn đứng và các thiết bị phụ trợ do trong nƣớc chế tạo. Mô hình này phát triển mạnh trong thời gian qua. Tuy nhiên để phù hợp với xu thế phát triển, mô hình này sẽ dần đƣợc thay thế bằng các dây chuyền đồng bộ quy mô 4 – 5 tấn/h với sản phẩm dạng bột và viên kết hợp với điều khiển tự động hoàn toàn hoặc tự động từng công đoạn. Ngoại trừ máy ép viên, tất cả các dây chuyền đều do trong nƣớc chế tạo, kể cả trung tâm điều khiển. + Đối với các cơ sở chế biến công nghiệp công suất từ 10 tấn trở lên, đây là quy mô đang phát triển mạnh. Các công ty có tên tuổi của nƣớc ngoài đầu tƣ quy mô công suất 20 – 40 tấn/giờ. Đây là các dây chuyền đồng bộ, thiết bị hiện đại, công nghệ tiên tiến với mức độ tự động hóa cao. Hiện các dây chuyền này đƣợc nhập đồng bộ hoặc các máy chính của nƣớc ngoài. Nhận xét Qua phân tích về 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, và tình hình nghiên cứu và chuyển giao máy, thiết bị phục vụ chế biến thức ăn chăn nuôi ở Việt Nam thời gian qua, đặc biệt là qua phân tích mô hình đầu tƣ, tác giả thấy cần phải nghiên cứu sản xuất máy chế biến thức ăn gia súc tại Việt Nam, nhất là trong mô hình cơ sở chế Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên -12- biến phân tán, bán công nghiệp quy 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; - Vật liệu xây dựng… Với nhiệm vụ: - Tạo ra hỗn hợp đồng đều gồm các thành phần có tính chất rắn, lỏng nhƣ nhau hoặc khác nhau do trộn đều hoặc hoà tan. Đối với ngành chế biến thức ăn gia súc phục vụ chăn nuôi trong nông nghiệp thì vấn đề này có vai trò quan trọng đối với chất lƣợng hỗn hợp thức ăn : các thành phần thức ăn ở dạng bột xay nghiền với độ nhỏ quy định, cần phải trộn đều với nhau thành hỗn hợp. Nhƣ vậy khi ta cho gia súc ăn, chủ yếu thức ăn ở dạng khô sống, phổ biến trong kỹ thuật chăn nuôi hiện nay, thì khối lƣợng mỗi khẩu phần ._.ăn của vật nuôi luôn luôn đƣợc đảm bảo đủ tỷ lệ các thành phần theo thực đơn cho từng loại vật nuôi do ngành chăn nuôi quy định; - Tăng cƣờng các phản ứng hoá học hay sinh học khi chế biến thực phẩm hoặc thức ăn gia súc: trộn thức ăn với men để ủ, trộn các chế phẩm hoá dƣợc; - Tăng cƣờng các quá trình trao đổi nhiệt khi đun nóng hay làm lạnh: nhƣ khuấy sữa trong khi đun để chóng cô đặc. 1.2.1.Tình hình và kết quả nghiên cứu máy trộn trên thế giới Hiện nay trên thế giới có rất nhiều loại máy trộn, riêng về máy trộn thức ăn gia súc có thể phân loại: + Phân loại theo cấu tạo : - Máy trộn có bộ phận quay, thùng máy đứng yên; Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên -13- Phổ biến của nhóm này gồm các loại kiểu bộ phận trộn: vít, cánh gạt, hành tinh, cánh xoắn, vít đứng, ly tâm, nghiền trộn (kiểu va đập). Ƣu điểm là chất lƣợng trộn cao, dễ nạp và xả, dễ sử dụng, làm việc gián đoạn hoặc liên tục và có thể trộn ẩm. Nhƣợc điểm là khó khó làm sạch, mức tiêu thụ điện năng riêng cao, giá thành chế tạo máy cao… - Máy trộn có thùng quay; Nhóm này gồm các kiểu: trống (lập thể, chữ V…) kiểu nón đơn, nón kép… Nhóm này có ƣu điểm là cấu tạo đơn giản, dễ làm sạch, công suất máy thấp…Nhƣợc điểm là tốc độ trộn đều thấp (n=50v/ph), chỉ làm việc gián đoạn, thể tích hữu ích thấp ( =50%), không trộn đƣợc vật liệu nhão, dính + Theo cách bố trí đặt máy: loại tĩnh tại và loại lƣu động; + Theo thời gian hoạt động: liên tục và gián đoạn; + Theo vị trí bộ phận trộn: ngang, nghiêng, đứng; + Theo tính chất cơ lý của thức ăn: khô, nhão, loãng; + Theo chế độ vận tốc: chậm, nhanh. MÁY TRỘN THỨC ĂN GIA SÚC TĨNH TẠI LƯU ĐỘNG LIÊN TỤC GIÁN ĐOẠN NGHIÊNG NGANG ĐỨNG T R Ố N G , L Ậ P P H Ư Ơ N G , C H Ữ V G IẢ I X O Ắ N P H Ố I H Ợ P K H Í Đ Ộ N G L Y T Â M H À N H T IN H C Á N H Q U Ạ T T H Ù N G N Ó N C Á N H G Ạ T V ÍT THỨC ĂN NHÃO THỨC ĂN BỘT KHÔ THỨC ĂN LỎNG H1.2. Phân loại máy trộn thức ăn gia súc Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên -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 đƣợc nhiều loại thức ăn, tháo lắp và làm sạch thuận tiện, có khả năng bố trí vào liên hợp máy chế biến liên tục, mức tiêu thụ điện năng tƣơng đối cao; - Máy trộn vít đứng phổ biến cho các loại thức ăn bột khô, mức tiêu thụ điện năng riêng nhỏ, diện tích bố trí máy gọn, giá thành chế tạo và giá thành sản phẩm tƣơng đối thấp nhƣng chất lƣợng trộn không cao lắm; - Máy trộn hành tinh có cấu tạo phức tạp, năng suất thấp; - 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, trộn đƣợc nhiều loại thức ăn gia súc có cơ lý tính khác nhau, đặc biệt là áp dụng tốt với thức ăn ẩm, nhão; Đối với thức ăn khô là loại phổ biến chủ yếu, chế biến rộng rãi ở các cơ sở, các xí nghiệp chế biến...Các kiểu máy trộn cánh gạt, nằm ngang, gián đoạn cũng đáp ứng đƣợc yêu cầu trên nhƣng còn nhiều nhƣợc điểm hơn so với máy trộn kiểu vít đứng. Ví dụ cùng một lƣợng tải và thời gian trộn thì máy trộn kiểu cánh gạt cho chất lƣợng trộn thƣờng thấp hơn, mức tiêu thụ điện năng riêng cao hơn; Về phƣơng diện lý thuyết tính toán, mặc dù khâu trộn vật liệu đã đƣợc phát triển rộng rãi trong nhiều ngành sản xuất, nhƣng việc nghiên cứu vẫn chƣa toàn diện, chủ yếu mang tính chất thực nghiệm. Việc xác định các thông số của quá trình trộn và các quy luật trộn gặp khó khăn, chủ yếu là do nhiều yếu tố biến 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 lúc hỗn hợp bột đạt tới trạng thái “cân bằng động lực”, thì tỷ lệ thành phần mà Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên -15- ta xét trong mẫu đo thực tế không thay đổi nữa dù có tiếp tục trộn thêm. Sau trạng thái “cân bằng động học” nếu tiếp tục thời gian trộn thì độ trộn đều lại có thể bị giảm đi. Pacкaтoвa E.A [ 3 ] đã đề xuất phƣơng trình động học của quá trình trộn dƣới dạng: VC = f1(t) + f2(t) Trong đó: - VC : Độ trộn không đều của hỗn hợp - f1(t) :Hàm đặc trƣng cho quá trình trộn thuận - f2(t): Hàm đặc trƣng cho quá trình trộn ngƣợc - Hiện tƣợng cân bằng động xảy ra khi f1(t) = f2(t) Một số tác giả khác cũng đã có những nhận xét tƣơng tự nhƣ vậy, đã coi quá trình trộn là sự thay đổi mật độ Ci của thành phần hỗn hợp, đã thành lập mối quan hệ giữa tốc độ quá trình trộn với sự thay đổi mật độ Ci trong một đơn vị thời gian tính theo công thức: dt tdf dt tdf dt dC V i 21 Một phƣơng hƣớng nghiên cứu máy trộn nữa là để nắm vững đƣợc bản chất thiết bị trộn và để điều khiển thiết bị hoạt động theo hƣớng tối ƣu, một số tác giả đã nghiên cứu thành lập đƣợc các mô hình toán học hoặc vật lý mô tả quan hệ đặc trƣng cho các quá trình xảy ra trong máy trộn (quá trình chuyển khối lƣợng, quá trình chuyển năng lƣợng nhiệt, quá trình chuyển động lƣợng thuỷ động) Những máy trộn dùng trong công nghiệp thực phẩm, công nghiệp hoá dƣợc đã đƣợc nhiều tác giả nƣớc ngoài nghiên cứu theo hƣớng trên, nhất là đối với các quá trình trộn lỏng, trộn các dung dịch nhũ tƣơng, huyền phù,... Đối với thiết bị trộn khô thì mô hình toán học biểu thị quá trình chuyển khối lƣợng đã đƣợc Damkoehler [10] mô tả bằng phƣơng trình bảo toàn động lƣợng với dạng 0)()( GgradDdivvdiv Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên -16- Trong đó: - là mật độ (khối lƣợng riêng); v - vận tốc hỗn hợp trong máy; Dp - Hệ số dẫn khối; - Hệ số cấp khối lƣợng; - Bề mặt chuyển pha riêng; G - Lƣợng biến đổi do nguồn khối lƣợng; Đối với mô hình máy trộn thức ăn gia súc, một số tác giả đã nêu lên mô hình toán nhƣ sau: - Mô hình toán của Pacкaтoвa E.A biểu thị chất lƣợng trộn trên cơ sở nghiên cứu máy trộn kiểu cánh gạt, nằm ngang: ),,,,()lg()( 2 11 t l g l l ftDtAV Bc Trong đó: A, B, D là hàm của các đại lƣợng không thức nguyên l1,l- kích thƣớc của các thành phần; ,1 - mật độ các thành phần; g - gia tốc trọng trƣờng; - vận tốc góc; - hệ số chứa của thùng máy trộn; t - thời gian trộn. - Stelmakh [10] đề xuất mô hình tính toán xác suất biểu thị quá trình trộn, cũng trên cơ sở nghiên cứu máy trộn kiểu cánh quạt nằm ngang, gián đoạn. Gọi mật độ trung bình của thành phần phụ gia (đƣợc trộn vào hỗn hợp để theo dõi xác định chất lƣợng trộn) bằng: 0 0 0 0/ 1/ ( ) ( ) ( )0 ( ) ( , ) (1 ) 1/ t v t t t t t t t e e e e Trong đó: t - thời gian trộn; - bán kính véc tơ từ tâm vị trí ban đầu của phần tử chất phụ gia; Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên -17- 0 - mật độ ban đầu của chất phụ gia ở thời điểm to; - mật độ trung bình của chất đó ở thời điểm t; , - các hệ số. Ngoài ra một số tác giả đã nghiên cứu đề xuất các phƣơng pháp tính toán và xác định chất lƣợng hỗn hợp để đánh giá độ trộn đều của các máy trộn (Kaфapoв B.B [1] và những tác giả khác). Trong thời gian gần đây, đã có các nghiên cứu về máy trộn dựa vào phƣơng pháp phân tích cấu trúc, thông qua thực nghiệm, nhất là việc ứng dụng quy hoạch thực nghiệm, lý thuyết đồng dạng phép phân tích thứ nguyên để đề xuất các mô hình toán học, mô hình vật lý. Tuy nhiên tác giả đƣợc biết những nghiên cứu theo phƣơng pháp này trên thế giới đối với loại máy trộn bột kiểu vít đứng chƣa đƣợc thực hiện cụ thể và rất ít loại tài liệu nghiên cứu đã công bố về loại máy trộn đó. Trong công nghiệp chế biến thức ăn gia súc, đại bộ phận là trộn hỗn hợp dạng bột khô với khối lƣợng lớn. Khi trộn vật liệu bột này, các hạt bột chịu tác động của những lực có xu hƣớng khác nhau ngẫu nhiên và chuyển động của các hạt bột chính là hệ quả của tổng hợp các lực đó. Theo Lecey P.H.C (Anh), trong máy trộn bột thƣờng có 5 quá trình cơ bản xảy ra: 1- Tạo các lớp trƣợt với nhau theo mặt phẳng - quá trình trộn cắt; 2- Chuyển dịch từng nhóm hạt bột từ vị trí này tới vị trí khác- quá trình trộn đối lƣu; 3- Thay đổi vị trí của từng hạt bột riêng rẽ - quá trình trộn khuếch tán; 4- Phân tán từng phần tử do va đập vào thành máy- quá trình trộn va đập; 5- Biến dạng và nghiền nhỏ các hạt- quá trình trộn nghiền. Tùy theo cấu trúc máy trột và tính chất cơ lý của các thành phần bột, có thể chỉ xuất hiện một hoặc một vài trong số những quá trình đã nêu. Cũng do tác động khác nhau rất ngẫu nhiên của các lực vào hạt bột và sự phụ thuộc của cấu trúc máy trộn vào phƣơng pháp thực hiện các quá trình, cho nên quá trình trộn bột khô rất khó mô tả đầy đủ bằng lý thuyết với các mô hình toán. Ở 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 -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 cơ giới hóa nông nghiệp, các nhà máy cơ khí phục vụ nông nghiệp cũng đã thiết kế chế tạo máy trộn thức ăn gia súc từ những năm 1970, quan tâm đến máy trộn kiểu vít đứng. Viện thiết kế máy nông nghiệp, Bộ cơ khí luyện kim đã chế tạo máy trộn bột vít đứng TK-0,5 năm 1974 (không ống bao, sau đó cải tiến có ống bao vít). Năm 1976 Trƣờng Đại học nông nghiệp 1 đã thiết kế chế tạo máy trộn bột vít đứng TB-1,0 với loại ống bao cải tiến có các cửa sổ, từ đó đã thiết kế chế tạo tiếp các mẫu máy TK-1A, TB - 1B. Viện công cụ cơ giới hóa Nông nghiệp, Bộ nông nghiệp thiết kế chế tạo máy trộn bột kiểu vít đứng TK-1A năm 1978 theo nguyên lý ống bao có các cửa sổ nhƣ mẫu máy TB-1,0. Kết quả thiết kế chế tạo, khảo nghiệm quốc gia và sử dụng kiểu máy trộn vít đứng ở nƣớc ta đã chứng tỏ kiểu máy trộn này có cấu tạo tƣơng đối đơn giản dễ sử dụng, đáp ứng tƣơng đối tốt chất lƣợng trộn, phù hợp với mô hình sản xuất phân tán quy mô 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 Máy trộn tham gia khảo nghiệm TK-1A Viện CC & CGNN ĐHNN Hà Nội TK.0,5 VTKMNN 1 Tốc độ quay của máy trộn (v/min) 300 515 307 2 Khối lƣợng trộn một mẻ (Kg) 250 300 250 3 Thời gian nạp liệu (min) 1,37 3,21 5,4 4 Thời gian trộn (min) 7 7 7 5 Thời gian xả (min) 4,2 5,3 126 6 Độ trộn đều (%) 90,4 95,44 65,61 7 Loại động cơ 3 pha 3 pha 3 pha 8 Công suất động cơ (kwh) 2,7 2,7 1,7 9 Độ nhỏ trung bình của nguyên liệu 0,69 0,69 0.69 10 Độ ẩm trung bình của nguyên liệu (%) 13,43 13,43 13,43 Nguồn: TS. Nguyễn Năng Nhượng (2004)-“Một số thành tựu khoa học công nghệ về cơ giới hoá chế biến thức ăn chăn nuôi sau 20 năm đổi mới” Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên -19- Từ bảng trên ta thấy rằng kiểu máy trộn vít đứng có ống bao cải tiến (mở thêm các hàng cửa sổ) ở mẫu máy TB-1 của Trƣờng Đại học Nông nghiệp 1 đã đạt đƣợc các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật tốt hơn kiểu vít đứng thông thƣờng. Kết quả này cũng đạt tốt ở mẫu máy trộn TK - 1A của Viện công cụ và Cơ giới hoá nông nghiệp đã chế tạo theo 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 dụng các loại máy này chủ yếu dựa vào các tài liệu mẫu máy của nƣớc ngoài. Vấn đề khảo nghiệm để nghiên cứu kiểu máy trộn này trong nƣớc ta cho đến nay rất ít ngƣời thực hiện (trƣớc đây PGS.TS Nguyễn Thị Minh Thuận đã nghiên cứu về mẫu máy này -1988). Hiện nay nhu cầu của ngành thiết kế chế tạo máy cũng nhƣ của ngành sử dụng máy đòi hỏi những máy đã thiết kế, chế tạo và sử dụng cần đƣợc tiếp tục nghiên cứu khảo nghiệm, đƣợc xác định các thông số hợp lý để làm cơ sở cải tiến hoàn thiện hơn, nhằm đạt đƣợc những chỉ tiêu kỹ thuật tối ƣu về năng suất, chất lƣợng và mức tiêu thụ điện năng riêng… Thực tế, nhiều thông số thiết kế chế tạo máy trộn vít đứng còn chƣa đủ cơ sở khoa học để lựa chọn, chƣa đặt mối liên quan giữa các yếu tố cấu tạo và sử dụng cũng nhƣ trong điều kiện kinh tế xã hội ở địa phƣơng Hiện nay, chế độ vận tốc ở các máy trộn đã thiết kế khác nhau rất xa 300- 500v/ph, giải thời gian trộn khá lớn 7 – 15 ph/mẻ, khối lƣợng một mẻ trộn từ 200 – 300 kg…Vậy cần chọn cơ sở đảm bảo các thông số của máy trộn cho thật phù hợp với điều kiện kinh tế xã hội. Ngoài ra, hiện nay xuất hiện nhu cầu trong sản xuất quy mô phân tán là sử dụng máy trộn có năng suất dƣới 1 tấn/h, nhằm thích hợp với ngƣời sử dụng quy mô gia trại, vì thế việc tìm ra các thông số hợp lý nhằm giúp cho việc thiết kế chế tạo dãy máy trộn bột vít cũng cần phải đƣợc nghiên cứu và giải quyết. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên -20- KẾT LUẬN CHƢƠNG I 1- Để đƣa chăn nuôi trở thành ngành chính, một trong những khâu quan trọng luôn đƣợc quan tâm là chế biến thức ăn phục vụ cho các loại hình chăn nuôi: trang trại, ngƣời làm dịch vụ, hộ chăn nuôi gia đình. 2- Trong điều kiện sản xuất ở nhiều vùng chăn nuôi còn phân tán cần mô hình chế biến thức ăn qui mô nhỏ từ 1 – 2 t/h với hệ thống thiết bị phù hợp (nghiền, trộn), đảm bảo chất lƣợng thức ăn, giá thành trang bị phù hợp với vốn đầu tƣ của nông dân đang là vấn đề rất cấp bách. 3- Nhiều công trình nghiên cứu của các tác giả nƣớc ngoài đều quan 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 Cơ điện và ngành nghề nông thôn thiết kế chế tạo. Áp dụng phƣơng pháp quy hoạch hoá thực nghiệm, đề xuất các mô hình toán và phân tích xác định các giá trị thông số tối ƣu cho mẫu máy, làm cơ sở thiết kế chế tạo mẫu máy mới đạt các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật tốt hơn; 5- Ứng dụng lý thuyết đồng dạng và phép phân tích thứ nguyên xác định một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của dãy máy trộn vít đứng trên cơ sở mẫu máy TK-1A. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên -21- Chƣơng II NGHIÊN CỨU QUY LUẬT CHUYỂN ĐỘNG CỦA KHỐI HỖN HỢP BỘT TRONG MÁY TRỘN VÍT ĐỨNG NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT ĐỒNG DẠNG - MÔ HÌNH - THỨ NGUYÊN 2.1. Phƣơng trình chuyển động của khối bột trong thùng trộn Đây là nghiên cứu dựa trên lý thuyết chuyển động của vật tơi trong thùng chứa do Tiến sỹ Ghiatrep (Liên Xô) công bố. Tác giả đã nghiên cứu về chuyển động của khối bột trong máy trộn vít đứng có ống bao gồm: - Chuyển động của khối bột ngoài ống bao (Chủ yếu theo quy luật tự chảy trong thùng chứa); - Chuyển động của khối bột trong ống bao do vít đẩy bột lên phía trên qua các cửa sổ ống bao và qua miệng trên của ống bao. Để đảm bảo cho khối hỗn hợp đƣợc nhanh đều và tải trọng tác động vào trục máy cũng nhƣ điện năng tiêu thụ ổn định hơn, hai phần chuyển động đó phải nối tiếp nhau liên tục. Khối bột phải đƣợc vít đẩy lên liên tục xáo trộn, khuếch tán liên tục qua các cửa sổ, không lúc nào bị ùn hay bị hẫng. Do đó, cần xác định quy luật và phƣơng trình chuyển động của khối bột trong và ngoài ống bao, xác định điều kiện bảo đảm tính liên tục, thể hiện ở mối quan hệ giữa một số thông số cấu tạo và sử dụng máy. Đồng thời có thể áp dụng kết quả để tính toán thiết kế cho mẫu máy trộn mới. Các giả thiết dựa trên lý thuyết chuyển động của vật tơi trong thùng chứa: - Khối hỗn hợp bao gồm các hạt hình cầu (tƣơng đƣơng) tuyệt đối rắn, đồng đều, sắp xếp thành những lớp vuông góc với trục máy. Trong khi chuyển động giữa thành thùng máy và thành ống bao, các lớp bột đảm bảo tính chất chảy tầng, và khối lƣợng thể tích không thay đổi đáng kể (tức là không bị nén đáng kể); - Lực ma sát nội tại giữa các hạt bột và lực ma sát của bột với thành thùng trộn đều tuân theo định luật Culông, tỷ lệ thuận với các lực pháp tuyến; - Thùng trộn và ống bao bảo đảm hình dạng tròn xoay khi trộn khối bột chứa trong máy cho mỗi mẻ trộn đảm bảo hệ số chứa tối đa cho phép ( =0,9), sẽ giữ ở mức A- A ngang với miệng trên của ống bao. Trong khi chuyển động ở ngoài ống bao các Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên -22- hạt bột lần lƣợt chuyển động xuống dƣới từ mức A-A tới mức B-B trong phần hình trụ, rồi tới mức C-C trong phần thùng hình nón cụt. Tới đó khối bột sẽ đƣợc vít đƣa lên theo dòng chuyển động của ống bao, tiếp ngay với chuyển động trên. Nhƣ vậy ở mức C-C lớp bột đƣợc coi nhƣ rơi tự do vào khoảng tác động của vít trộn, để nhập vào chuyển động theo vít trộn; - Tác dụng cản chuyển động của khối bột ở phần thùng hình trụ là do thành hình trụ của thùng trộn có chiều cao H2 với hệ số cản chuyển động k1H2 và thành hình trụ của ống bao ứng với chiều cao H2 và có các mái cửa sổ nghiêng một góc ( = 45 0) với hệ số cản chuyển động k2H2. Còn ở phần thùng nón cụt tác dụng cản là do thành nón cụt của thùng có chiều cao H1 và góc nghiêng ( = 18 0) với hệ số cản chuyển động k1H1 và thành hình trụ của ống bao ứng với chiều cao H1 và cũng có các mái cửa sổ nghiêng một góc với hệ số cản chuyển động k2H1 (các hệ số cản này đƣợc xác định bằng thực nghiệm hoặc tính toán bằng công thức do ячев . .B [2] đề xuất). Tính toán phƣơng trình chuyển động của khối bột ở phần thùng nón cụt trƣớc, rồi áp dụng phƣơng trình đó cho khối bột ở phần trụ bằng cách thay góc nón = 0 và thay hệ số cản, các áp lực tác động. (Hình 2.1) a, Phƣơng trình chuyển động của khối bột ở phần nón cụt d x x d x r y B B C C dP R dRx = K.P.dx O O1 c RC Y X 1 2 3 4 5 dG H 1 H 2 A A H2.1.Sơ đồ cấu tạo của máy trộn bột kiểu vít đứng và đường chuyển động của khối hỗn hợp bột trong máy 1 – Vít trộn; 2 - Ống bao; 3- Thùng trộn; 4 - Ống xả bột; 5 – Thùng cấp liệu Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên -23- Giả sử đặt gốc toạ độ 0 ở tâm lớp B-B, trục 0x hƣớng theo chiều chuyển động của khối bột (thẳng đứng, hƣớng phía dƣới), trục 0y nằm ngang. Ta xét chuyển động của một phần tử lớp bột ở khoảng cách x, bề dày dx. Hai lớp trên và dƣới của phần tử lớp đó chịu tác động ép của các lực P và Q ( Q = P + dP). Các phần lớp bột này là những hình vành khăn bao giữa thành thùng và thành ống bao có trọng tâm là O’. Phƣơng trình vi phân chuyển động của phần tử lớp bột đó có thể viết nhƣ sau: dm.a = dG – dGx – dP (2.1) Trong đó: dm : khối lƣợng của phân tử lớp bột; a : gia tốc của phần tử lớp đó; dG : trọng lực của phần tử lớp bột; dRx: lực cản chyển động do thành máy gây lên; dP: độ chênh lệch áp lực. Khối lƣợng của phần tử lớp bột đƣợc tính theo công thức: dxrbxR g dxry g dm 2222 )()( (2.2) Trong đó: - khối lƣợng thể tích của lớp bột hỗn hợp; g – gia tốc trọng trƣờng; R – bán kính của phần hình trụ hoặc bán kính lớn của phần hình nón; Rc – bán kính nhỏ của phần hình nón, ở C-C; b – có giá trị bằng tg ( : góc nghiên của phần hình nón); r – bán kính ống bao; y = R – bx, ở toạ độ (x,y). Để xét gia tốc a, ta gọi lƣu lƣợng của khối bột qua một tiết diện bất kỳ của thùng bằng q. Theo ячев . .B [2] đã công bố khi nghiên cứu lý thuyết chuyển động của vật tơi trong thùng chứa hình nón, lƣu lƣợng q phụ thuộc vào thời gian t và nhƣ vậy sẽ đạt trị số tới hạn sau một thời gian nhất định. )()()( 2222 tqvrbxRvryq (2.3) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên -24- Trong đó dt dx v Nhƣ vậy ta sẽ có 3 22 2 2222 )(2' ( rbxR bxRbq rbxR q ry q dt d dt dv a (2.4) Trọng lực dG của phần tử lớp bột tính theo công thức: dxrbxRdxrygdmdG 2 222 )( ( .5) Lực cản chuyển động dRx do các thành phần của cơ cấu làm việc gây nên đƣợc xác định bằng tỷ lệ với áp lực dọc trục P theo chiều chuyển động ở tiết diện nào đó dịch chuyển một đoạn dx. Hệ số tỷ lệ đó gọi là hệ số cản k, nghĩa là: dRx = kPdx (2.6) Theo tiến sỹ ячев . .B [2], hệ số cản chuyển động k phụ thuộc vào góc ma sát giữa khối bột và thành máy, góc ma sát nội tại giữa các hạt bột, góc xếp đặt (trung bình) giữa các hạt bột ở các lớp, góc nghiêng của thành thùng hình nón và phụ thuộc vào độ nhỏ của bột (đƣờng kính trung bình d của các hạt bột). Hệ số cản chuyển động k đƣợc tính theo công thức: ,, cos)(1 )( ,, cos)()(1 )()( 1 2 1 1 m dtgtg tgtg k m dtgtg tgtg k (2.7) Thay các giá trị của dm, a, dG, dRx vào (2.1) đƣợc phƣơng trình vi phân : 222 2 22 )( )(2 ')( rbxRg bxRbq q g rbxRkP dx dP (2.8) Với điều kiện tƣơng đối nhỏ ( =180), để xác định hằng số C khi giải phƣơng trình vi phân, thay trị số áp lực ở lớp trên cùng B-B của phần nón cụt bằng PB (áp lực này sẽ tính theo khối bột chứa ở phần hình trụ gây nên), với toạ độ x =0, ta có: )0( )( 2' )0( 222 2 B rRgk Rbq kg q APC B (2.9) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên -25- Với 222 222 2 22 22 2 222 )2( )( ) 2 1( 2 ) 2 ( 2 )( RbxrR rR x rR Rb xB k Rb k x k x x k b k RbxrR xA (2.10) kxkxkxkx B ebxB rRgk bq e kg q eAxAePP )0()( )( 2 )1()0()( 222 2' (2.11) Xét lớp bột cuối cùng C-C là chỗ khối bột tụt xuống hết phần nón cụt để đƣợc vít chuyển lên trong ống bao, với toạ độ x = H1 và PG = 0: 1111 )0()( )( 2 )1()0()( 222 2' 1 kHkHkHkH B ebxB rRgk bq e kg q eAHAePP ( 2.12) Qua quá trình biến đổi đã tính đƣợc: -Lƣu lƣợng q của khối bột qua đáy dƣới: tnmth m n q (2.13-1) - Thời gian chảy hết thể tích khối bột V01 chứa trong phần nón cụt (từ mức B-B tụt xuống mức C-C). Ta có: ))(2exp(11ln().( 1 0101 VVmVVm mn t (2.13-2) Cho V = 0 sẽ tìm ra thời gian t chảy hết thể tích V01 của hỗn hợp chứa trong phần nón cụt )2exp(11ln(. 1 0101 mVVm mn t (2.13-3) Trong đó: )12( )12( 2 22 222 RbHrRgm RbHrR Rb n (2.14) Thời gian t1 chảy hết toàn bộ thể tích V0 của hỗn hợp bột trong máy qua tiết diện C-C bằng: t V V t 01 0 1 (2.15) Vận tốc VH1 của lớp bột ở tiết diện C-C với toạ độ x = H1 đƣợc tính bằng: t RbHrR Rbg th Rb RbHrRg VH 12 2 2 )12( 2 2 1 (2.16) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên -26- Gia tốc aH1 của lớp bột ở tiết diện C-C đƣợc tính theo công thức ) 12 2 1( 2 2 1 t RbHrR Rbg thgaH (2.17) b) Phƣơng trình chuyển động của khối bột ở phần thùng hình trụ Khối bột chuyển động của phần hình trụ có thể coi là trƣờng hợp riêng của phần nón cụt với 0 với hệ số cản chuyển động k = k1H2 + k2H2 (của thành hình trụ và của thành ống bao có các mái cửa sổ nghiêng một góc 045 ) Vẫn giữ trục toạ độ Oxy (hình 2.1), có áp lực ở toạ độ x = 0 và 0BP , nghĩa là ở mức B-B, do trọng lƣợng của khối bột chứa trong phần hình trụ luôn luôn đầy do vít đẩy lên đổ qua các cửa sổ ống bao. Áp lực ở toạ độ 2Hx sẽ bằng không (PA = C) vì nói chung là mặt thoáng. Theo công thức tính gia tốc a của phần tử lớp bột dx, với b = 0, ta có: )( 1 . )( ' 2222 rRdt dq rR q a (2.18) Phƣơng trình vi phân chuyển động của lớp bột: )1.().( 22 g a rRkP dt dP (2.19) Nghiệm tổng quát của phƣơng trình trên là: kxCe g a k grR P )1( )( 22 (2.20) Để tính bằng số C, thay trị số của toạ độ x = -H2 và P=PA= 0 2)1( )( 22 kH Ce g a k grR C (2.21) Suy ra: )(exp1)1( )( 1 22 Hxk g a k rR P (2.22) Tuy nhiên ta có thể nhận xét rằng chuyển động khối bột qua phần trụ tới phần nón cụt là liên tục ở mức B-B, ở phần nón cụt khối bột chuyển động chậm hơn do hệ số cản chuyển động lớn hơn, tiết diện đáy dƣới nhỏ hơn. Do đó chuyển động ở phần trụ phụ thuộc vào chuyển động ở phần nón cụt. Để tính toán điều kiện Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên -27- chuyển động liên tục của khối bột từ ngoài vào trong ống bao, ta chỉ cần quan tâm tính toán chuyển động của khối bột qua phần nón cụt. Khi a = 0 khối bột chuyển động đều hoặc đứng yên trong thùng trụ đó. Khi đó gọi trọng lƣợng P0x của khối bột chứa từ tiết diện A-A tới mức x, có chiều cao (x + H2), ta có: )()( 2 22 0 HxrRP x (2.23) Công thức (2.22) cho ta tính đƣợc áp lực Px ở mức x: )(exp1)1( )( 2 2 0 Hxk g a Hxk P P x (2.24) Ở mức B-B với x = 0 thì: )1( 2 2 0 kH B e kH P P (2.25) Trong đó PB là áp lực tác động vào đáy B-B của phần hình trụ và P0 là trọng lƣợng của toàn khối bột V02 chứa trong phần trụ c) Chuyển động của khối bột trong ống bao Hình 2.2. Quá trình chuyển động của bột trong ống bao a) Sơ đồ ống bao vít b) Sơ đồ mặt cắt ngang của vít và ống bao (để tính vận tốc của khối bột do vít đẩy qua các cửa sổ) c) Sơ đồ mặt cắt dọc của cửa sổ và vận tốc bột qua của sổ (b) (c)(a) 2rv 2r 2rt S CC Q H = H 1 + H 2 Vcs Vb AA n V/ph N N' H M M' Vt VtL K O n/30 aM Vtb Vcs r Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên -28- Chuyển động của khối bột trong ống bao là nhờ vít đẩy lên trên theo quy luật chuyển động của vật liệu trong vít chuyền đứng. Với vận tốc Vb đều và lƣu lƣợng giây qvt không đổi, từ tiết diện C-C vào ống bao, ta có: btvvt vrrq .).( 22 (2.26) Trong đó: Vb= S.n/60 (m/s); s: Bƣớc vít; n: Tốc độ của vít (v/ph); rv, rt- bán kính của vít và bán kính của trục vít (m); - Hệ số chứa của ống bao; = 0,8 – 0,85. Trong khi khối bột đƣợc nâng lên, gặp các cửa sổ của ống bao, đƣợc vít gạt văng qua mặt cắt của cửa sổ với vận tốc vcs có diện tích bằng fcs.cos , trong đó: fcs - diện tích của mỗi cửa sổ vuông (fcs = a.a) - góc nghiêng của mái che ( = 450) Để đảm bảo phân tán đều khối bột qua các cửa sổ và qua miệng trên của ống bao, để đảm bảo độ trộn tối ƣu, số cửa sổ K và diện tích mỗi cửa sổ fcs đƣợc xác định để lƣu lƣợng giây qua các cửa sổ nhỏ hơn lƣu lƣợng qvt do vít đẩy lên và nhỏ hơn một lƣợng bằng số lƣu lƣợng văng qua một hàng cửa theo tiết diện ngang. Nếu mỗi hàng ngang có i cửa sổ thì ta có viết: cscsv vikfq )(cos. (2.27) Để xác định vận tốc vcs, ta nhận xét là do khe hở giữa vít và ống bao khá nhỏ, do đó có thể coi phần tử bột trƣợt trên mặt vít ra tới mép vít văng qua cửa sổ với vận tốc tiếp tuyến vt đều: 30 nr v vt (m/s) (2.28) Những phần tử ở mép vít từ điểm N’ đƣợc đẩy qua bề rộng aNN ' của cửa sổ ống bao Giá trị trung bình của vận tốc vtb các hạt bột văng qua điểm N có phƣơng hợp với đƣờng trung trực của NN’ một góc 1 và qua điểm N’ có phƣơng hợp với đƣờng OH một góc 2. Sau khi chiếu vận tốc vt đó lên các đƣờng OH, nghĩa là: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên -29- cos )cos(cos 2 21 tbcs t tb vv V v (2.29) Vậy: cos)cos(cos 60 )cos(cos 60 21 21 nr v nr v v cs v tb (2.30) Thời gian tb cần thiết đẩy lớp bột từ C-C lên tới A-A và thoát ra ngoài miệng trên ống bao, tức là chuyển động qua hết chiều cao H của ống bao với vận tốc vb, ta có: )( )(6060 21 s Sn HH Sn H tb (2.31) Thời gian t2 cần thiết để vít đẩy khối bột lên hết qua ống bao với thể tích tổng cộng bằng 0302010 VVVV (2.32) Trong đó V03 là thể tích bột chứa trong ống bao khi trộn, sẽ tính theo công thức btvvt vrr VVV q V t .).( 22 0302010 2 (2.33) Thể tích V03 đƣợc tính bằng cách giả thiết là lƣu lƣợng giây qvt của vít bị giảm dần đều do các cửa sổ bố trí dọc theo chiều cao H của ống bao tới miệng trên của ống bao ở mức A-A, lƣu lƣợng đó chỉ còn: cscsi ivfq .cos. (2.34) Giá trị qi chính là lƣu lƣợng còn lại qua miệng trên ống bao. Gọi x là độ cao bất kỳ ở mức từ mức C-C, tính lƣu lƣợng vít ở đó bằng; x H qq q ivtb (2.35) Thời gian dt để vít đẩy khối bột đi một đoạn dx với vận tốc vb bằng bv dx dt , trong khoảng thời gian này khối bột chứa trong ống bao dV là: dx H qq dtqdV vb ivt b (2.36) Lấy tích phân đƣợc: vb ivt H Hqq V )( 03 (2.37) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên -30- d) Điều kiện đảm bảo chuyển động liên tục của khối bột trong và ngoài ống bao. Để đảm bảo hỗn hợp đƣợc trộn nhanh đều, hai chuyển động ở ngoài ống bao qua phần trụ và phần nón cụt, và ở trong ống bao do vít đẩy lên, phải đƣợc liên tục, tránh ùn, để toàn bộ khối bột đƣợc vít liên tục xáo trộn không bị thiếu bột vào ống bao. Điều đó đƣợc thoả mãn nếu thời gian t2 cần thiết để vít đẩy lên ống bao hết toàn bộ khối bột 0302010 VVVV phải bằng thời gian toàn bộ khối bột V0 đã chảy qua phần nón cụt ngoài ống bao (tức là qua đáy C-C), đó là điều kiện cần và đủ, nghĩa là t V V q VVV q V t tt vtvt 01 00302010 2 12 (2.38) Giá trị thời gian t1 và t2, các khối bột V0, V01, lƣu lƣợng giây qvt của vít phụ thuộc vào thông số cấu tạo và sử dụng của máy trộn. Do đó nếu chọn trƣớc một số cơ bản, có thể tính giá trị cần thiết của một thông số khác để đảm bảo điều kiện trê._.3 88.100 88.600 90.100 88.933 88.779 -0.154 1.08333 4 87.000 87.300 87.800 87.367 87.163 -0.204 0.16333 5 85.100 85.500 85.900 85.500 85.628 0.128 0.16000 Đánh giá đồng nhất phƣơng sai Tiêu chuẩn Kohren G = 0.5462 Hệ số tự do m = 5 Hệ số tự do n-1 = 2 Tiêu chuẩn tra bảng k ( 5%) Gb = 0.6838 Kết luận: G < Gb : Phƣơng sai đồng nhất -71- Phƣơng trình toán mô tả ảnh hƣởng của x2 đến yN: (x2:dạng mã) Y = 88.779 + 1.657X1 + 0.040X1X1 b0,0 = 88.7790 b1,0 = -1.6567 b1,1 = 0.0405 Tiêu chuẩn t student cho các hệ số là : t0,0 = 202.2587 t1,0 = -8.3181 t1,1 = 0.2405 Tra bảng Tra bảng Student t( , ) = N(m-1) = 5.(2-1) = 10 = q/2 = 0,05/2= 0,025 tb = 2,23 Kết luận: Có 2 hệ số có nghĩa: t0,0 và t1,0 Phƣơng sai đo lƣờng (lặp) Sb = 0.39667 Số bậc tự do kb = 10 Phƣơng sai tƣơng thích Sa = 0.42210 Số bậc tự do ka = 2 Tiêu chuẩn FISHER F = 1.0641 Tra bảng FISHER : F (2;10;0.05) = 3.71 Kết luận: Ftt < Fb : Tƣơng thích (Ảnh hƣởng của yếu tố đáng tin cậy) Tâm của mặt quy hoạch X = ( 20.465 ) Ytam = 71.82745 Kết luận Kết quả trên cho thấy khi tăng tải trên cho máy, độ trộn đều và mức tiêu thụ điện năng riêng đều giảm: khi tăng lƣợng cấp liệu cho mỗi mẻ tức là tăng hệ số chứa của máy, thì cùng một thời gian trộn số lần lƣu chuyển của khối bột sẽ giảm đi làm giảm độ trộn đều. Đồng thời năng suất của máy tăng do đó mức tiêu thụ điện năng riêng giảm. -72- Ảnh hƣởng của tốc độ vít trộn x2 tới yK và yN đƣợc thể hiện trên các đồ thị sau: H3.7. Ảnh hưởng của tốc độ vít trộn x2 tới độ trộn đều yK và chi phí năng lượng riêng yN 240 220 260 280 200 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 Y K X 2 =q (kg) 240 220 260 280 200 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 Y N (Wh/t) X 2 =q (kg) H3.5.Ảnh hưởng của tốc độ vít trộn tới độ trộn đều H3.6. Ảnh hưởng của tốc độ vít trộn tới chi phí năng lượng riêng -73- 3.3 Kết quả thực nghiệm đa yếu tố 3.3.1 Ảnh hƣởng của vận tốc x1 và tải trọng x2 đến chi phí năng lƣợng riêng YN Bảng 3.9. Ma trận thí nghiệm ảnh hưởng của vận tốc x1 và tải trọng x2 đến chi phí năng lượng riêng YN No x1 (mã) x2 (mã) x1 (v/ph) x2 (kg) YN1 (wh/t) YN2 (wh/t) YN3 (wh/t) 1 -1 -1 200 200 145.803 145.897 145.386 2 -1 0 200 200 128.002 128.213 126.409 3 -1 1 200 200 115.627 115.156 115.787 4 0 -1 300 250 152.344 151.313 152.491 5 0 0 300 250 132.028 131.339 131.995 6 0 1 300 250 119.132 118.004 119.355 7 1 -1 400 300 152.580 154.239 152.349 8 1 0 400 300 132.697 132.318 134.084 9 1 1 400 300 119.246 119.746 120.156 Dựa trên các công thức xác định mô hình toán (bậc 1 và 2),lập trình bài toán quy hoạch thực nghiệm trên máy tính; sau khi nhập thông số “vào” ta nhận đƣợc bảng kết quả sau khi xử lý số liệu, các phƣơng sai, phƣơng trình hồi quy, các hệ số Student (t), Fisher (F), Kohren (G), từ đó kết luận ảnh hƣởng của thông số “vào” đến thông số “ra” cần nghiên cứu. Bảng 3.10. Kết quả sau khi xử lý số liệu No YN1 YN2 YN3 NY Ytt Yost Si 1 145.803 145.897 145.386 145.695 146.036 0.340 0.07397 2 128.002 128.213 126.409 127.541 127.348 -0.193 0.97276 3 115.627 115.156 115.787 115.523 115.376 -0.147 0.10760 4 152.344 151.313 152.491 152.049 151.463 -0.586 0.41204 5 132.028 131.339 131.995 131.787 131.984 0.196 0.15102 6 119.132 118.004 119.355 118.830 119.220 0.389 0.52455 7 152.580 154.239 152.349 153.056 153.301 0.245 1.06296 8 132.697 132.318 134.084 133.033 133.030 -0.003 0.86436 9 119.246 119.746 120.156 119.716 119.474 -0.242 0.20770 -74- * Đánh giá đồng nhất phƣơng sai: Tiêu chuẩn Kohren G = 0.2429 Hệ số tự do n - 1 = 2 Hệ số tự do N = 9 Tiêu chuẩn tra bảng k ( 5%) G = 0.4775 Kết luận: G < Gb: Phƣơng sai đồng nhất *Phƣơng trình toán mô tả ảnh hƣởng của x1,x2 đến yN: (x1,x2 :dạng mã) Y = 131.984 + 2.841X1 - 1.795X1X1 - 16.122X2 - 0.792X2X1 + 3.358X2X2 + he so Các hệ số bii b0,0 = 81.9838 b1,0 = 2.8408 b1,1 = -1.7948 b2,0 = -16.1218 b2,1 = -0.7920 b2,2 = 3.3578 *Tiêu chuẩn t student cho các hệ số là: t0,0 = 157.7242 t1,0 = 9.9783 t1,1 = -3.6398 t2,0 = -56.6271 t2,1 = -2.2714 t2,2 = 6.8094 Tra bảng Student t( , ) = N(m-1) = 9.(3-1) = 18 = q/2 = 0,05/2= 0,025 tb = 2,1 Kết luận: ti > tb: các hệ số đều có nghĩa * Tiêu chuẩn FISHER Phƣơng sai đo lƣờng Sb = 0.48633 Số bậc tự do kb = 18 -75- Phƣơng sai tƣơng thích Sa = 0.82736 Số bậc tự do ka = 3 Tiêu chuẩn FISHER F = 1.7012 Tra bảng FISHER : F (3;18;0.05) = 3.16 Kết luận: Ftt < Fb : Tƣơng thích ( Ảnh hƣởng của yếu tố đáng tin cậy) Tâm của mặt quy hoạch X = ( 0.255 , 2.431 ) Y = 62.75233 Tâm của mặt quy hoạch nằm xa vùng đang nghiên cứu Các hệ số chính tắc B11 = -1.8251 B22 = 3.3881 Các hệ số chính tắc Bii trái dấu nhau. Do 1122 BB Các trục đẳng cấp trƣơng theo trục x1, điểm tâm trên đƣợc gọi là “điểm yên ngựa” hay minimax, là cực đại theo B11 (thông số âm) vừa là cực tiểu theo B22 (thông số dƣơng). Mặt mục tiêu là Parabol hypebolic. Để tìm giá trị y nhỏ nhất cần dịch chuyển khối tâm theo hƣớng trục x2, và theo hƣớng trục x1 để tìm giá trị y lớn nhất. Kết quả dò tìm cho ta giá trị y tốt hơn nhƣng không phải là giá trị cực trị theo đúng nghĩa. Vì thế bài toán này thuộc dạng tìm cực trị quy ƣớc. Véc tơ riêng U ( A=UWUt) -0.9971 0.0762 -0.0762 -0.9971 H3.8. Hình vẽ 2D biểu thị mối quan hệ giữa x1, x2 và yN H3.9.Hình vẽ 3D biểu thị mối quan hệ giữa x1, x2 và yN -76- 3.3.2.Ảnh hƣởng của vận tốc x1và tải trọng x2 đến chất lƣợng trộn YK Bảng 3.11. Ma trận thí nghiệm ảnh hưởng của vận tốc x1và tải trọng x2 đến chất lượng trộn YK No x1 (mã) x2 (mã) x1 (v/ph) x2 (kg) Yk1 (%) Yk2 (%) Yk3 (%) 1 -1 -1 200 200 91.322 90.522 91.622 2 -1 0 200 200 90.451 89.951 90.151 3 -1 1 200 200 88.095 88.295 87.995 4 0 -1 300 250 94.856 94.856 94.656 5 0 0 300 250 92.511 92.011 93.111 6 0 1 300 250 89.081 89.181 88.881 7 1 -1 400 300 92.904 92.804 92.804 8 1 0 400 300 89.585 89.485 89.685 9 1 1 400 300 85.480 85.180 85.480 Dựa trên các công thức xác định mô hình toán (bậc 1 và 2),lập trình bài toán quy hoạch thực nghiệm trên máy tính; sau khi nhập thông số “vào” ta nhận đƣợc bảng kết quả sau khi xử lý số liệu, các phƣơng sai, phƣơng trình hồi quy, các hệ số Student (t), Fisher (F), Kohren (G), từ đó kết luận ảnh hƣởng của thông số “vào” đến thông số “ra” cần nghiên cứu. Bảng 3.12. Kết quả sau khi xử lý số liệu No YK1 YK2 YK3 YKtb Ytt Yost Si 1 91.322 90.522 91.622 91.155 91.237 0.081 0.32333 2 90.451 89.951 90.151 90.184 90.188 0.004 0.06333 3 88.095 88.295 87.995 88.128 88.043 -0.085 0.02333 4 94.856 94.856 94.656 94.789 94.649 -0.141 0.01333 5 92.511 92.011 93.111 92.544 92.493 -0.052 0.30333 6 89.081 89.181 88.881 89.048 89.240 0.192 0.02333 7 92.904 92.804 92.804 92.837 92.897 0.059 0.00333 8 89.585 89.485 89.685 89.585 89.633 0.048 0.01000 9 85.480 85.180 85.480 85.380 85.273 -0.107 0.03000 -77- * Đánh giá đồng nhất phƣơng sai: Tiêu chuẩn Kohren G = 0.4076 Hệ số tự do n - 1 = 2 Hệ số tự do N = 9 Tiêu chuẩn tra bảng k ( 5%) G = 0.4775 Kết luận: G < Gb: Phƣơng sai đồng nhất *Phƣơng trình toán mô tả ảnh hƣởng của x1,x2 đến yN: (x1,x2 :dạng mã) Kết luận: G < Gb: Phƣơng sai đồng nhất *Phƣơng trình dạng thực của độ trộn đều: Y = 92.493 - 0.278X1 - 2.582X1X1 -2.704X2 -1.108X2X1 -0.548X2X2 b0,0 = 92.4926 b1,0 = -0.2776 b1,1 = -2.5821 b2,0 = -2.7043 b2,1 = -1.1076 b2,2 = -0.5482 *Tiêu chuẩn t student cho các hệ số là: t0,0 = 417.9618 t1,0 = -2.2904 t1,1 = -12.2991 t2,0 = -22.3115 t2,1 = -7.4610 t2,2 = -2.6113 Tra bảng Student t( , ) = N(m-1) = 9.(3-1) = 18 = q/2 = 0,05/2= 0,025 tb = 2,1 Kết luận: ti > tb: các hệ số đều có nghĩa -78- * Tiêu chuẩn FISHER Phƣơng sai đo lƣờng (lặp) Sb = 0.08815 Số bậc tự do kb = 18 Phƣơng sai tƣơng thích Sa = 0.09065 Số bậc tự do ka = 3 Tiêu chuẩn FISHER F = 1.0284 Tra bảng FISHER : F (3;18;0.05) = 3.16 Kết luận: Ftt < Fb : Tƣơng thích ( Ảnh hƣởng của yếu tố đáng tin cậy) Tâm của mặt quy hoạch X = ( 0.607 , -3.079 ) Y = 96.57211 Tâm của mặt quy hoạch nằm xa vùng đang nghiên cứu Các hệ số chính tắc B11 = - 2.7231 B22 = - 0.4072 Các hệ số chính tắc cùng dấu âm, mặt có cực đại tại tâm của mặt quy hoạch. Mặt mục tiêu là parabol eliptic. Do 1122 BB , Elip có trục lớn trên trục x2. Véc tơ riêng U ( A=UWUt) -0.9691 0.2468 -0.2468 -0.9691 H3.10. Hình vẽ 2D biểu thị mối quan hệ giữa x1, x2 và yK H3.11. Hình vẽ 3D biểu thị mối quan hệ giữa x1, x2 và yK -79- 3.3.3.Giải bài toán thƣơng lƣợng giữa hàm chi phí năng lƣợng riêng YN và hàm chất lƣợng trộn YK Do giá trị tối ƣu của hai hàm trên đều nằm xa vùng nghiên cứu và xa tâm thí nghiệm, vì thế tác giả lựa chọn giải quyết bài toán thƣơng lƣợng có điều kiện. Tìm X(x1,x2) sao cho YN  min với điều kiện YK<YK0 trong đó YK0 là giá trị định trƣớc của chất lƣợng trộn (ở đây tuỳ ngƣời sử dụng có thể chọn từ 90-95%). Ở đây tác giả lựa chọn bộ thông số thứ 6 làm cơ sở nghiên cứu, ứng dụng lý thuyết đồng dạng, mô hình và phép phân tích thứ nguyên nhằm đề xuất dãy máy trộn phù hợp điều kiện sản xuất qui mô liên hộ hiện nay. Bảng 3.13. Bảng kết quả xác định thông số tối ưu chi phí năng lượng riêng YN phụ thuộc điều kiện chất lượng trộn YK Số TT X(1) (mã) X(1) (thực) v/ph X(2) (mã) X(2) (thực) kg Độ đồng đều (%) Chi phí năng lƣợng riêng (wh/t) 1 -0.4423 244.23 0.7961 289.805 90 119.9488 2 -0.3228 232.28 0.5010 275.05 91 123.7745 3 -0.2106 221.06 0.1702 258.51 92 128.6873 4 -0.0987 209.87 -0.2034 210.17 93 135.0882 5 0.0198 301.98 -0.6368 231.84 94 143.6773 6 0.0913 309.13 -0.9128 245.64 95 149.8084 Hình vẽ dƣới đây biểu diễn mối quan hệ giữa hàm cần tối ƣu YN và hàm điều kiện YK H.3.12. Mối quan hệ giữa hàm cần tối ưu YN và hàm điều kiện YK -80- KẾT LUẬN CHƢƠNG III 1. Trên cơ sở tính toán sơ bộ, xác định kích thƣớc cơ bản máy trộn thức ăn gia súc dùng thực nghiệm TK – 1A. Nhằm góp phần vào hoàn thiện thiết kế, chọn chế độ sử dụng hợp lý, luận văn đã tiến hành khảo nghiệm trên cơ sở phƣơng pháp nghiên cứu quy hoạch thực nghiệm khoa học. 2. Dựa trên tiêu chuẩn ngành 10TCN 860 : 2006: “ Thức ăn chăn nuôi – độ dao động phân tích cho phép đối với các chỉ tiêu chất lƣợng” của Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn ban hành năm 2006 [5], đã xác định đƣợc độ trộn đều của các mẫu bột thức ăn gia súc trong quá trình thực nghiệm. 3. Chế tạo bộ truyền đai để thay đổi tốc độ quay của trục vít, nhằm xác định ảnh hƣởng của yếu tố này tới chất lƣợng và chi phí năng lƣợng riêng của máy trộn. 4. Đã sử dụng phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm, xác định các yếu tố ảnh hƣởng đối với chỉ tiêu hao phí năng lƣợng. Kết quả thu đƣợc cho thấy: ở chế độ làm việc số vòng quay vít trộn 300 min-1, tải trọng 250 kg thì mức chi phí năng lƣợng riêng là nhỏ nhất: 1.35 kWh/t.s.p 1,5 kWh/t.s.p (cho 1 tấn sản phẩm trộn).Với kết quả đạt đƣợc làm cơ cở cho việc tính toán dãy máy trộn phù hợp trong điều kiện qui mô sản xuất vừa nhỏ ở nông thôn. -81- Chƣơng IV ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT ĐỒNG DẠNG, MÔ HÌNH, TÍNH TOÁN LỰC CẢN CHUYỂN ĐỘNG TRONG MÔI TRƢỜNG NHỚT, DỄ RƠI VÀ XÁC ĐỊNH DÃY MÁY TRỘN 4.1. Những nguyên tắc chung của quá trình ứng dụng lý thuyết đồng dạng trong nghiên cứu máy trộn Quá trình khuấy trộn, theo quan điểm động lực học là một quá trình chảy của chất lỏng bao quanh vật.Trong nhiều trƣờng hợp dùng vật thể với hình dáng gây cản trở không lớn. Tuy nhiên khi trộn (nhào vật liệu) cần dùng thiết bị không thuận lợi đối với sự chảy của chất lỏng đồng thời những điều kiện khác đã đƣợc xác định. Vật rắn với hình dạng bất kỳ, khi dịch chuyển chậm trong chất lỏng nhớt cần thắng lực ma sát. Khi đó, xung quanh vật tạo ra lớp ngăn cách, nhờ đó truyền áp lực cho dòng. Nếu tăng vận tốc trộn sẽ xuất hiện lực quán tính, lực này tăng dần đến giá trị cực đại, tách lớp ngăn cách khỏi bề mặt của vật, tạo ra vùng xoáy và việc tạo ra vùng xoáy ở phía sau tấm phẳng khi vật liệu chuyển động và tƣơng ứng với bộ phận làm việc của bộ phận khuấy (trộn) trong điều kiện thủy động lực học nhƣ nhau. Vận tốc lớn nhất xuất hiện ở phần cuối của cánh (theo phƣơng trình Becnuli) tại đó toàn bộ vùng xoáy sẽ có áp suất nhỏ hơn so với vùng chứa chất lỏng trƣớc cánh. Lực đặt ở trục máy trộn chính là sự khắc phục độ chênh áp suất giữa phía trƣớc và phía sau cánh trộn. Năng lƣợng chi phí cho quá trình tạo xoáy và ma sát tỉ lệ với lực cản chuyển động của cánh trộn. Chất lỏng thực chất là chất có độ liên kết nhỏ cùng sự chuyển dịch của các phần tử. Với lực (nhỏ cho phép) tác động vào chất lỏng nhớt (hoặc khối vật liệu rời), các chất đó có thể thay đổi hình dáng, và không thể làm việc ở trạng thái kéo vì không có khả năng chống kéo. Có thể coi độ nhớt chất lỏng Newton (với lực ma sát trong) mang đặc tính gần giống nhƣ độ nhớt của chất lỏng nhớt và của vật liệu rời thể hiện ở khả năng chống lại sự xáo trộn giữa các lớp chất lỏng hoặc giữa các hạt rời. Do đó, có thể coi sự cản chuyển động vật rắn trong khối vật liệu rời (Khối hạt, khối thức ăn gia súc qua nghiền nhỏ…) nhƣ là lực cản trong chất lỏng nhớt. Vì vậy, có thể thiết lập phƣơng trình chuyển động trên cơ sở sử dụng -82- phƣơng trình động lực học chất lỏng, từ đó qua thực nghiệm sẽ chính xác hóa, thiết lập mối quan hệ cần tìm. Phƣơng trình chuẩn số cơ bản của dòng chất nhớt đƣợc trộn có thể thiết lập từ phƣơng trình vi phân Navie-Stok, xác định điều kiện chuyển động của chất lỏng nhớt. Trƣờng hợp chuyển động theo trục nằm ngang và theo phƣơng trình vi phân Navie-Stok ở chế độ làm việc cho trƣớc, ta sẽ thu đƣợc các chuẩn số đồng dạng: 2 2 . ; . ; .. v p E lg v F lv R u r e (4.1) Với: p - chi phí áp suất trong ống, N/m2 : M.L-1.T-2; v – tốc độ , m/s : L.T-1; d – đƣờng kính, m : L; - khối lƣợng riêng, k/m3 : M.L-3; - độ nhớt chất lỏng, g/m.s : M.L-1.T-1; l – Chiều dài ống, m : L; g – gia tốc trọng trƣờng m/s2 : L.T-2. Phƣơng trình chuẩn số đồng dạng sẽ đƣợc viết là: Eu = f(Re,Fr) (4.2) Nghiên cứu quá trình trộn ít khi giải bằng toán học trực tiếp vì cơ cấu làm việc của chúng rất phức tạp. Vì vậy thƣờng dùng phƣơng pháp mô hình và tiến hành thực nghiệm để giải quyết nhiệm vụ cơ bản: - Mô hình cần nhƣ thế nào. Kết quả nhận đƣợc trên đối tƣợng thực sẽ ra sao; - Các đại lƣợng cần các định; - Phƣơng pháp khái quát hóa mô hình. -83- Nghiên cứu, ứng dụng quá trình trộn trên máy trộn khô kiểu vít đứng TK-1A Quá trình trộn chứa nhiều thông số. Các thông số này đƣợc xác định từ đồng dạng hình học. Đối với máy trộn trục đứng phƣơng trình xác định chuyển động của cánh quạt trong hỗn hợp: Eu = f(Re,Fr, Gi) (4.3) Trong đó Gi là tập hợp các chuẩn số đồng dạng kích thƣớc hình học của thiết bị: d l d D d H 1;; ... Phƣơng trình (4.3) là phƣơng trình tổng quát của quá trình trộn, liên kết các đại lƣợng vật lý đặc trƣng cho sự chuyển động của hỗn hợp khi máy trộn làm việc. Dạng tổng quát xác định chi phí công suất để trộn đƣợc thể hiện: N= ( , ,S,v,g) (4.4) Giá trị các đại lƣợng đƣợc trình bày trong bảng nhƣ sau: Bảng 4.1. Các thông số ảnh hưởng đến quá trình trộn: Các quá trình Các chỉ tiêu Thứ nguyên M L T Động cơ Chi phí công suất, N (kW) 1 2 -3 Máy trộn Diện tích mặt cắt của một cánh trộn, S (m2) Tốc độ đầu cánh, v (m/s) 0 0 2 1 0 -1 Môi trƣờng Khối lƣợng riêng, (kg/m3) Độ nhớt, (g/m.s) Gia tốc trọng trƣờng, g (m/s2) 1 1 0 -3 -1 1 0 -1 -2 Chọn đại lƣợng cơ bản , S, v ( với giá trị 0) 0 110 020 031 (4.5) Ta tìm đƣợc các chuẩn số sau -84- r e e u Fv lg v Sg R RvlvS E vS p Svv N Sv N 1.. 1 .... . 1 . .. 1 . .. 23 1 2 2231 (4.6) Trong đó: Eu- Chuẩn số Ơle; Fr- Chuẩn số Frut; Re- Chuẩn số Râynon. *Từ chuẩn số Frut, ta có thể tìm chuẩn số Frut ly tâm bằng cách thay tốc độ đầu cánh v, theo công thức: v = .d.n (4.7) g dn Frc .2 (4.8) *Chuẩn số Ơle xác định chi phí năng lƣợng của hệ thống thông qua chuẩn số Frut ly tâm 22.. dn p Euc (4.9) * Theo cách thay thế nhƣ trên ta có chuẩn số Râynôn ly tâm: .. Re 2dn c (4.10) Hay g dndn f dn p . ; .. .. 22 22 (4.11) phƣơng trình (4.11) có thể viết dƣới dạng: Euc = C.Rec -m .Frc -n (4.12) Ở phƣơng trình trên chuẩn số Frut có thể bỏ qua vì ảnh hƣởng của lực trọng trƣờng (liên quan đến tạo sóng trên bề mặt) là không đáng kể, vì vậy từ (4.12) co thể viết đơn giản: Euc = C.Rec -m (4.13) Trong đó C,m,n là hệ số thực nghiệm. -85- Nếu trong các số chuẩn trên ta thực hiện các thay thế sau: v= .d.n ; S =h.r ; r=d/2 ; h= a.d (a là hệ số tỷ lệ) sẽ nhận đƣợc .. ; .. 2 53 dn R dn N E ecuc ; (4.14) Công thức cần thiết cho trộn tính theo phƣơng trình m p dn C dn N .. .. 2 53 (4.15) Đây là chuẩn số công suất tính trong trƣờng hợp máy trộn 4.2. Tính toán chi phí năng lƣợng 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 Nhƣ trên đã nêu, nghiên cứu quá trình trộn tạo ra một loại máy hoặc dãy máy đạt đƣợc hiệu quả kinh tế cao trên cơ sở ứng dụng lý thuyết mô hình với các chuẩn số đồng dạng Chuẩn số chọn ở đây là chi phí năng lƣợng riêng V N p bằng nhau với mô hình và vật thực. Khi xét mô hình đồng dạng về hình học, tỉ lệ của thể tích sản phẩm trong máy trộn có thể bằng tỉ lệ các kích thƣớc cần xác định, thông thƣờng là đƣờng kính vít trộn Năng suất trộn phụ thuộc vào đƣờng kính d của vít trộn, bƣớc S của vít, tốc độ quay n, khối lƣợng riêng của hỗn hợp , gia tốc trọng trƣờng g và một số hệ số khác (hệ số nạp đầy, độ dốc...). Do đó: Q = (d, S, n, ,g) (4.16) Chọn ,d,n là đại lƣợng cơ bản, sẽ nhận đƣợc 0 khi đó phƣơng trình chuẩn số đồng dạng của máy trộn nhƣ sau: d S dn g dn Q , ... 23 (4.17) Trong đó: d S Fdn g dn Q 32231 ; 1 . ; .. (4.18) Chuẩn số thứ 2 có thể phân tích nhƣ sau: g dn Frc .2 (4.19) -86- Điều kiện cần đảm bảo bột trộn không văng tới tận thành máy là: Frc 1, tức là n 2 .d g; hay cũng có thể viết: m. 2.r m.g (4.20) Nếu nhƣ ký hiệu: g r k .2 thì r gk. hoặc r gk n . . 30 (4.21) Tốc độ quay tối ƣu đƣợc xác định bằng thực nghiệm nhằm đảm bảo năng suất và chất lƣợng trộn trong điều kiện chi phí năng lƣợng nhỏ nhất. Với chuẩn số đồng dạng ;1 . 2 2 c cc g nd L Trong điều kiện gia tốc trọng trƣờng gc=1 (khi làm mô hình cũng nhƣ vật thực) Sẽ có: do 22 . MMo ndn Tính đƣợc tốc độ quay của máy thực sẽ là: o M Mo d d nn . (4.22) Từ chuẩn số 3 = S/d, có thể viết: L3 = Sc/dc= 1 Hay là: M o M d d S .S0 (4.23) Từ chuẩn số 1 thấy rằng khi cùng điều kiện Q và n, đƣờng kính của bộ phận khuấy đƣợc xác định theo quan hệ sau: 3 .. .. . ooM MMo Mo nQ nQ dd nếu 1c ta có 3 . . . oM Mo Mo nQ nQ dd Khi cùng tốc độ quay nc = 1, thì 3. M o Mo Q Q dd (4.24) Hoặc khi biết đƣờng kính có thể tính năng suất: 3 . M o Mo d d QQ (4.25) -87- Nếu M o d d M o S S và .Mo nn sẽ thu đƣợc giá trị Mo QQ . 3 (4.26) Phƣơng trình trên chứng tỏ rằng phƣơng pháp tính năng suất trộn là tăng đƣờng kính cơ cấu làm việc của bộ phận trộn. Trên cơ sở chuẩn số đồng dạng và những phân tích từ phƣơng trình (4.1) đến (4.26). Kết quả nghiên cứu qui hoạch thực nghiệm trên máy mô hình TK -1A đã thiết kế dãy máy trộn có công suất nhỏ hơn phù hợp với điều kiện sử dụng trong các hộ nông dân tại huyện vùng núi Yên Định (xã Quí Lộc và các xã lân cận). Tùy từng điều kiện chăn nuôi của từng loại hệ dãy máy trộn đƣợc thiết kế, ngƣời làm dịch có thể lựa chọn liên hợp máy phù hợp Bảng 4.2. Dãy máy trộn thức ăn chăn nuôi sử dụng ở qui mô sản xuất phân tán TT Các chỉ tiêu Máy trộn TK – 1A (mô hình) MT - 1 MT -2 1 Công suất cần thiết, kW 2,7 2,3 1,4 2 Khối lƣợng của máy, kg 600 500 300 3 Số vòng quay n, min-1 300 300 328 4 Đƣờng kính trục vít, d, mm 300 284 240 5 Bƣớc trục vít, S, mm 150 142 125 6 Năng suất trộn, Q, kg/h 2000 1700 1000 7 Chi phí năng lƣợng riêng, kwh/t.s.p 1,35 1,35 1,35 8 Khối lƣợng riêng của kim loại kg/t.s.p 300 300 300 -88- Nhận xét - Thời gian trộn phụ thuộc vào kích thƣớc hình học, chế độ làm việc, tính chất vật liệu trộn...Do đó, cần chú ý nếu khi tăng bán kính vít trộn, chi phí năng lƣợng riêng tăng bậc 4, còn khi tăng tốc độ quay chi phí năng lƣợng tăng bậc 3. Vì vậy, khi chọn giải pháp nâng cao khả năng trộn phải hết sức lƣu ý đến các yếu tố ảnh hƣởng nêu trên; - Các loại máy trộn đã trình bày trên đây đảm bảo cơ sở khoa học để giúp cho các thành phần kinh tế đầu tƣ, trang bị và sử dụng, đảm bảo tiết kiệm năng lƣợng, tiết kiệm nguyên vật liệu trong điều kiện kinh tế dang có nhiều biến động... KẾT LUẬN CHƢƠNG IV 1. Xác định đƣợc quá trình trộn khô chất bột nói chung và thức ăn gia súc nói riêng có thể xem nhƣ sự cản chuyển động của vật rắn trong khối vật liệu rồi coi nhƣ lực cản trong chất lỏng nhớt. Thiết lập phƣơng trình chuyển động trên cơ sở sử dụng phƣơng trình động học chất lỏng, qua thực nghiệm sẽ tìm mối quan hệ giữa các yếu tố “vào” – “ra” 2. Trên cơ sở phƣơng trình Navie –Stok, xác định điều kiện chuyển động của chất lỏng (hoặc bột) với chế độ làm việc cho trƣớc thông qua các chuẩn số đồng dạng đã đƣợc các nhà khoa học xác định, chuẩn số Ơle Eu, chuẩn số Frut Fr, chuẩn số Râynon Re. Phƣơng trình mô tả quá trình trộn đƣợc biểu diễn bằng công thức toán học (4.3) 3. Dạng tổng quát của chi phí năng lƣợng để thực hiện khâu trộn theo phƣơng trình (4.4) hoặc mô tả theo phƣơng trình (4.11), từ đó giúp ta xác định đƣợc các hệ số thức nghiệm. 4. Từ kết quả nghiên cứu thực nghiệm, xác định đƣợc dãy máy trộn đƣợc ký hiệu ở bảng (4.2) là các loại máy trộn MT – 1; MT -2 có chi phí năng lƣợng riêng 1,35 kWh/t.s.p, với khối lƣợng máy từ 300 500 kg, liên hợp với nguồn động lực từ 1,4 2,7 kW 5. Đến nay, HTX Dịch vụ - Chăn nuôi xã Quí Lộc, huyện Yên Định đã đặt mua từ 4 chiếc máy trộn để ứng dụng cho vùng có yêu cầu ở địa phƣơng. -89- KẾT LUẬN CHUNG - 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. - Trong cơ cấu giá thành thức ăn chăn nuôi, chi phí lao động dao động khá lớn (từ 7 20%) nhất là đối với cơ sở chế biến thức ăn chăn nuôi qui mô vừa, nhỏ của doanh nghiệp tƣ nhân. Nguyên nhân chính là sử dụng lao động thủ công còn khá phổ biến (Chiếm 20% trong giá thành sản phẩm). Việc nghiên cứu ứng dụng các liên hợp máy chế biến thức ăn chăn nuôi đang đòi hỏi có hệ thống máy phù hợp. - Nghiên cứu, ứng dụng lý thuyết quy hoạch thực nghiệm để xác định ảnh hƣởng của một số yếu tố chính đến chất lƣợng và chi phí năng lƣợng riêng của máy trộn, từ đó xác định bộ thông số chế tạo hợp lý của máy trộn kiểu vít đứng. - Nghiên cứu, ứng dụng lý thuyết động lực học trong điều kiện chuyển động của chất lỏng (hoặc bột) với chế độ làm việc cho trƣớc thông qua các chuẩn số Ơle Eu, chuẩn số Frut Fr, chuẩn số Râynon Re nhằm mô tả quá trình trộn thức ăn chăn nuôi và rút ra đƣợc mối quan hệ: Chuẩn số Euler là hàm phụ thuộc của chuẩn số Renon và chuẩn số Frut: Eu = f(Re,Fr), hay hàm chi phí công suất cho quá trình trộn đƣợc tính: m p dn dnCN .. ... 22 53 - Trên cơ sở mẫu máy trộn TK – 1A, đã ứng dụng lý thuyết mô hình đồng dạng phép phân tích thứ nguyên để xác định dãy máy trộn bột vít đứng, dựa vào các công thức tính toán từ (4-22) (4.26) đã thiết kế. Dãy máy trộn đƣợc đề xuất phù hợp yêu cầu chung về chi phí năng lƣợng, khối lƣợng riêng và đặc biệt là ứng suất trộn vừa phù hợp với yêu cầu phát triển thức ăn chăn nuôi tại các vùng có yêu cầu trang bị. -90- NHẬN XÉT VỀ MỨC ĐỘ HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI LUẬN VĂN Mặc dù gặp rất nhiều khó khăn về kinh phí, thời gian, nhƣng qua nửa năm thực hiện nhiệm vụ nghiên cứu - triển khai của đề tài luận văn, đề tài phát huy khả năng của ngƣời học viên cao học, thu thập nhiều ý kiến của các chuyên gia trong lĩnh vực máy móc phục vụ cơ giới hoá chăn nuôi và với sự trợ giúp của Hợp tác xã Dịch vụ - Chăn nuôi Quý Lộc, huyện Yên Định, tỉnh Thanh Hoá, nên đề tài đã đạt đƣợc kết quả, lắp đặt thử nghiệm máy trộn cỡ nhỏ và cũng từ đó đƣợc sản xuất tin cậy, chấp nhận cho phép triển khai những mẫu máy có công suất nhỏ hơn. So với mục tiêu, nội dung đề ra, đề tài “Nghiên cứu ảnh hƣởng của một số thông số chính đến chi phí năng lƣợng của máy trộn thức ăn gia súc kiểu vít đứng” đã hoàn thành một cách đầy đủ. Để sản phẩm đạt hàm lƣợng khoa học cao, đề tài luận văn đã kết hợp phƣơng pháp nghiên cứu truyền thống và phƣơng pháp nghiên cứu hiện đại; điều tra, tập hợp tƣ liệu từ các Cục thống kê các tỉnh có liên quan (thuộc miền núi phía Bắc, miền Trung),Tổng cục thống kê, thu thập tài liệu mới từ 2006 – 2007 nhằm xác định đúng yêu cầu của ngƣời sử dụng cũng nhƣ trình độ công nghệ chế tạo nhằm đƣa ra những mẫu phù hợp, đã chế tạo bộ truyền đai để thay đổi tốc độ quay của trục vít, nhằm xác định ảnh hƣởng của yếu tố này tới chất lƣợng và chi phí năng lƣợng riêng của máy trộn. Trong quá trình xử lý yếu tố “VÀO” để có đại lƣợng “RA” phù hợp, đề tài đã ứng dụng chƣơng trình tính toán “QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM” của Viện Cơ điện Nông nghiệp & Công nghệ sau thu hoạch, kiểm tra trên máy tính nhằm đảm bảo độ tin cậy; trên cơ sở kết quả hợp lý thu đƣợc đƣơc, đề tài đã ứng dụng lý thuyết mô hình, đồng dạng và phép phân tích thứ nguyên để đề xuất dãy máy trộn có công suất nhỏ hơn và đã đƣợc cơ sở sản xuất chấp nhận và đặt hàng. -91- NHỨNG VẤN ĐỀ CẦN NGHIÊN CỨU TIẾP 1. Nghiên cứu tính chất cơ lý của các loại nguyên liệu phù hợp với công nghệ chế biến thức ăn chăn nuôi nói chung nhằm phục vụ tốt hơn, hoàn chỉnh hơn cho việc hình thành hệ thống máy trộn thức ăn chăn nuôi. 2. Cần tiếp tục xác định đồng thời nhiều yếu tố ảnh hƣởng trong nghiên cứu quá trình trộn đều: Chi phí năng lƣợng riêng, kim loại riêng dể chọn dãy máy phù hợp hơn phục vụ cho vùng có qui mô sản xuất nhỏ, phân tán. 3. Nghiên tố cơ bản các yếu tố có độ liên kết nhỏ nhằm đề xuất đƣợc quy luật tác động của yếu tố lực ma sát và một số yếu tố khác nhằm xây dựng một quy luật thật phù hợp đảm bảo mô tả chính xác mối quan hệ trong quá trình trộn. -92- Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG NGA [1]. Kaфapoв B.B. Meтoды киepнeтики в xимии и xимичecкoй тexнoлoгии M. “ Xимия”, 1976. [2]. ячев ..B. Движeние cыпyчиx матepиaлoв и yнкepы M. “Клoc” 1978. [3]. Pacкaтoвa E.A. Ypaвнение cмeшивания cыпyчиx кopмoв, MэСX – 1979. [4]. Ceлянев A. Д. и дp. Ycтpoйcтвo для дoзиpoвaния, cмeшивания и трaнcпopтиpoвания cыпyчиx матepиaлoв, Peф. Жypнaл, 2.1986. TIẾNG VIỆT [5]10TCN- Tiêu chuẩn ngành (10TCN 860 : 2006) - Thức ăn chăn nuôi – Độ dao động phân tích cho phép đối với các chỉ tiêu chất lượng - Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn -2006 [6] Cục chế biến nông lâm sản và nghề (2001)-Đề xuất mô hình và định hướng phát triển. Tài liệu lưu hành nội bộ tại cục chế biến nông lâm sản và nghề và Viện Cơ điện Nông nghiệp &Công nghệ sau thu hoạch, Hà Nội, 2001 [7] Nguyễn Năng Nhượng - Lưu Quốc Cầu (2000) – Góp phần từng bước hoàn thiện qui trinh sản xuất và nâng cao hiệu quả dây chuyền chế biến thức ăn gia súc qui mô 2t/h và 3 t/h. Tài liệu lưu hành tại Viện Cơ điện Nông nghiệp &Công nghệ sau thu hoạch , Hà Nội, 2000 [8] Nguyễn Năng Nhượng - Nghiên cứu, lựa chọn giải pháp kỹ thuật điều khiển tự động hoạt động dây chuyền chế biến thức ăn gia súc. Tuyển tập báo cáo khoa học tại hội nghị VICA – 5 [9] Nguyễn Năng Nhượng (2001) - Kết quả chuyển giao dây chuyền chế biến thức ăn gia súc qui mô 2 t/h; 3 t/h và 5 t/h. Tuyển tập kết quả khoa học công nghệ cơ điện nông nghiệp 1996  2000, Hà Nội, 2001 [10] Nguyễn Thị Minh Thuận (1988) – Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến chất lượng và năng lượng của máy trộn bột thức ăn gia súc khô kiểu vít đứng, Luận án Phó tiến sĩ kỹ thuật, Hà Nội, 1988 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên [11] Nguyễn Thị Minh Thuận (1988) – Nghiên cứu quy luật chuyển đọng của khối bột trong máy trộn bột kiểu vít đứng, Tạp chí “Cơ điện KHNN, Viện CCCGHNN số 1/1988 [12] Phạm Văn Lang – Bạch Quốc Khang (1998) - Cơ sở lý thuyết quy hoạch thực nghiệm và ứng dụng trong kỹ thuật nông nghiệp, NXB Nông nghiệp, Hà Nội, 1998 Phạm Văn Lang (1985) – Cơ sở lý thuyết kế hoạch thực nghiệm hóa thực nghiệm và ứng dụng trong kỹ thuật nông nghiệp, NXB Nông nghiệp, Hà Nội, 1985. Phạm Văn Lang (1996) – Đồng dạng, mô hình và phép phân tích thứ nguyên và ứng trong kỹ thuật nông nghiệp, NXB Nông nghiệp, Hà Nội, 1996 [13] Phạm Văn Lang (2008) – Qui hoạch cơ giới hóa nông nghiệp tỉnh Thái Nguyên giai đoạn 2008  2020. Tài liệu lưu hành tại trung tâm cơ điện nông nghiệp và ngành nghề nông thôn, Hà Nội, 2008 [14] Tổng cục thống kê (2008) – Kết quả tổng điều tra nông thôn, nông nghiệp và thủy sản 2006 – NXB, Thống kê, Hà Nội, 2008. [15] Trần Quang Quý, Nguyễn Văn Vịnh, Ngô Bích (2001). Máy và thiết bị sản xuất vật liệu xây dựng, NXB giao thông vận tải, Hà Nội, 2001 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên MỘT SỐ HÌNH ẢNH THỰC NGHIỆM TRÊN MÁY TRỘN KHÔ KIỂU VÍT ĐỨNG TK – 1A TẠI XÃ QUÝ LỘC – THANH HÓA (Tháng 3 – 2008) H1. Kiểm tra độ ẩm của hạt H2. Chuẩn bị nguyên liệu trộn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên H4. Thu sản phẩm sau khi trộn H3. Đóng mẫu bột thức ăn chăn nuôi ._.