Báo cáo Thí nghiệm Quá trình & Thiết bị - Nghiền-Rây-Trộn - Lương Duy Quốc Thịnh

Nội dung text: Báo cáo Thí nghiệm Quá trình & Thiết bị - Nghiền-Rây-Trộn - Lương Duy Quốc Thịnh

1. MỤC LỤC I. MỤC ĐÍCH - 3 - II.CƠ SỞ LÝ THUYẾT - 3 - 1. Phương trình tính công suất và hiệu suất máy nghiền - 3 - 2. Phương trình biểu diễn đến sự phân phối kích thước đối với hạt nhuyễn - 4 - 3. Công suất và hiệu suất rây - 5 - 4. Phương trình trộn - 5 - III. TIẾN TRÌNH THÍ NGHIỆM - 7 - 1. Thí nghiệm nghiền - 7 - 2. Thí nghiệm rây - 7 - 3. Thí nghiệm trộn - 7 - IV.SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM - 8 - 1. Thí nghiệm nghiền - 8 - 2. Thí nghiệm rây - 8 - 3. Thí nghiệm trộn - 9 - V. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN - 9 - VI. GIẢN ĐỒ CỦA BÀI THÍ NGHIỆM - 12 - 1. Giản đồ  Ji theo thời gian - 12 - 2. Giản đồ log  theo log D - 13 - pn 3. Giản đồ D  - 14 - pn 4. Giản đồ biểu diễn chỉ số trộn theo thời gian - 14 - VII. BÀN LUẬN - 15 - 1. Sự thích nghi của định luật Bond để tiên đoán công suất nghiền - 15 - 2. Nhận xét hiệu suất rây và nghiền thu được - 16 - 3. Độ tin cậy và các yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất - 17 - 4. Cách lấy mẫu trong thí nghiệm trộn - 17 - 5. Kết quả thí nghiệm trộn - 18 - VIII. PHỤ LỤC - 18 - 1. Tính toán thí nghiệm nghiền - 18 -
2. I. MỤC ĐÍCH - Nghiền một loại vật liệu, dựa vào kết quả rây xác định sự phân phối kích thước vật liệu sau khi nghiền, công suất tiêu thụ và hiệu suất máy nghiền. - Rây vật liệu sau khi nghiền, xác định hiệu suất rây, xây dựng giản đồ phân phối và tích lũy vật liệu sau khi nghiền, từ đó xác định kích thước vật liệu sau khi nghiền. - Trộn hai loại vật liệu để xác định chỉ số trộn tại các thời điểm, xây dựng đồ thị chỉ số trộn theo thời gian để xác định thời gian trộn thích hợp. II.CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1. Phương trình tính công suất và hiệu suất máy nghiền - Phương trình tính công suat và hiệu suất máy nghiền qua rầy có kích thước D p1 (ft) và 80% sản phẩm sau khi nghiền qua rây có kích thước Dpj (ft). - Gọi P là công suất để nghiền vật liệu từ kích thước rất lớn đến kích thước D p (đơn vị khối lượng/phút) i . 1 P Kb Dp - Theo định nghĩa chỉ số công suất W i là năng lượng cần thiết nghiền từ kích thước rất lớn đến kích thước khoảng 100m , ta có: - Sự liên hê giữa Wi và Kb (hằng số Bond): 1 60W K i b 10010 3 60W K i 19W b 10 i 1 P 19Wi Dp 1 1 - Gọi P 19W và P 19W 1 i D 2 i D p1 p2 - Công suất nghiền một tấn vật liệu trên 1 phút từ Dp1 đến Dp2 1 1 P P P 19W 2 1 i D D p2 p1
3. K rb 1 1 K rb 1 1  Db 1 K ' Db 1 với K ' n b 1 pn pn b 1 Hoặc log  b 1 log D log K ' n pn - K’ và b được xác định bằng cách vẽ  theo D trên đồ thị log – log và suy ra hệ số góc n pn K 1 và tung độ góc K ' K và b . 3. Công suất và hiệu suất rây J E 100 Fa Trong đó: F: khối lượng vật liệu ban đầu cho vào rây, g J: khối lượng vật liệu dưới rây, g a: tỉ số hạt có thể lọt qua rây, % - Tích số F a trong thí nghiệm được tính như sau: • Đem rây một khối lượng F của vật liệu, khảo sát xác định J1 . Lấy vật liệu còn lại trên rây F J1 và rây lại xác định được J2 , tiếp tục lấy vật liệu còn lại trên rây F J1 J2 và rây tiếp tục. • Tổng số các giá trị J1 J2 J3 sẽ tiệm cận đến F a 8 • Hiệu suất rây là 100% nếu J1 F a 4. Phương trình trộn - Khi trộn một khối lượng a chất A với một khối lượng b chất B, tạo thành hỗn hợp đồng nhất. Thành phần của chất A và B trong hỗn hợp lý tưởng: a • Đối với chất A: C A a b b • Đối với chất B: C B a b - Thành phần các chất sẽ như nhau ở mọi không gian thể tích của hỗn hợp trộn. Nhưng hỗn hợp lý tưởng này chỉ đạt tới khi thời gian trộn là vô cực và không xuất hiện những yếu tố chống lại quá trình trộn. - Trên thực tế, thời gian không thẻ tiến tới vô cực được nên thành phần các chất A và B sẽ khác nhau ở mỗi phần thể tích.
4. - Tháo sản phẩn ra khỏi máy nghiền. - Các thông số cần biết: • Kích thước hạt gạo: Dài 6 mm Đường kính: 1,5 mm • Hiệu điện thế máy nghiền: U 220 V • Hệ số công suất cos 0,8 • Chỉ số nghiền W1 13 kW.h / tân 2. Thí nghiệm rây - Thí nghiệm xác định hiệu suất rây • Lấy ½ sản phẩm sau khi nghiền đem rây để xác định hiệu suất rây có kích thước 0,25 mm. • Rây 5 lần, mỗi lần 5 phút, cân lượng vật liệu lọt qua rây. - Thí nghiệm xác định sự phân bố kích thước vật liệu sau khi nghiền • Lấy ½ sản phẩm còn lại đem rây 20 phút, cân lượng vật liệu tích lũy ở mỗi rây. 3. Thí nghiệm trộn - Cân 1,5 kg đậu xanh và 2,9 kg đậu nành - Cho vật liệu vào máy trộn, khởi động máy, bấm thì kế xác định thời gian trộn. Dừng máy lại tại mỗi thời điểm 5",15",30",60",120",300" và lấy mẫu. - Lấy 8 mẫu tại các vị trí theo sơ đồ dưới đây, đếm số hạt đậu xanh và đậu nành có trong mỗi mẫu. - Sơ đồ lấy mẫu: 1 2 3 4 5 6 7 8 IV.SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM 1. Thí nghiệm nghiền Bảng 1: Kết quả thí nghiệm nghiền
5. 3. Thí nghiệm trộn Bảng 4: Kết quả thí nghiệm trộn 5" 15" 30" 60" 120" 300" Mẫu N X N X N X N X N X N X 1 27 84 55 56 71 61 67 112 93 80 70 88 2 83 33 97 39 103 69 84 121 67 92 102 65 3 60 59 78 70 59 31 84 31 80 96 79 55 4 95 21 102 45 88 73 78 75 94 70 98 103 5 108 58 108 79 100 45 105 56 107 60 114 83 6 69 43 89 76 85 66 97 52 91 43 88 66 7 96 43 110 43 101 32 75 19 107 65 96 50 8 65 76 80 51 66 55 83 42 81 31 99 23 V. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN Bảng 5: Kết quả tính toán khối lượng tích lũy trên kích thước Dp Kích thước rây (mm) Khối lượng trên rây (g) ϕ  0,75 2,0 0,0222 0,0222 0,425 18,7 0,2297 0,2075 0,315 28,0 0,5405 0,3108 0,25 1,9 0,5616 0,0211 Bảng 6: Kết quả tính toán công suất nghiền Kích thước rây (mm) ϕ Công suất nghiền (kW) 0,75 0,02220 0,425 0,22974 88,36 0,315 0,54051 0,25 0,56160
6. Bảng 10: Kết quả tính toán Is tại thời điểm 15s C 2 2  Mẫu N X iA CiA CA  CiA CA s n e Is 1 55 56 0,4955 0,0268 2 97 39 0,7132 0,0029 3 78 70 0,5270 0,0174 4 102 45 0,6939 0,0012 0,0753 0,1037 1178 0,0138 0,1332 5 108 79 0,5775 0,0067 6 89 76 0,5394 0,0143 7 110 43 0,7190 0,0036 8 80 51 0,6107 0,0023 Bảng 11: Kết quả tính toán Is tại thời điểm 30s C 2 2  Mẫu N X iA CiA CA  CiA CA s n e Is 1 71 61 0,5379 0,0147 2 103 69 0,5988 0,0036 3 59 31 0,6556 0,0000 4 88 73 0,5466 0,0127 0,0642 0,0957 1105 0,0143 0,1490 5 100 45 0,6897 0,0009 6 85 66 0,5629 0,0093 7 101 32 0,7594 0,0101 8 66 55 0,5455 0,0129 Bảng 12: Kết quả tính toán Is tại thời điểm 60s C 2 2  Mẫu N X iA CiA CA  CiA CA s n e Is 1 67 112 0,3743 0,0811 2 84 121 0,4098 0,0622 3 84 31 0,7304 0,0051 4 78 75 0,5098 0,0223 0,1900 0,1648 1181 0,0138 0,0837 5 105 56 0,6522 0,0000 6 97 52 0,6510 0,0001 7 75 19 0,7979 0,0193 8 83 42 0,6640 0,0000
7.  (g) 40 37.5 35 32.5 t (phút) 5 10 15 20 25 30 Hình 1: Giản đồ  Ji t 2. Giản đồ log  theo log D pn Bảng 16: Bảng số liệu log  -1,6537 -0,6829 -0,5076 -1,6760 log D pn -0,1249 -0,3716 -0,5017 -0,6021 log  .00000 -2.00000 -1.50000 -1.00000 -.50000 .00000 -.20000 l o g D -.40000 p n -.60000 -.80000 Hình 2: Giản đồ log D log  pn
8. I 0.2 S 0.15 0.1 0.05 0 t (s) 0 50 100 150 200 250 300 350 Hình 4: Giản đồ IS t VII. BÀN LUẬN 1. Sự thích nghi của định luật Bond để tiên đoán công suất nghiền - Ta có nội dung các lý thuyết về nghiền như sau: • Thuyết bề mặt của P. R. Rittinger: chỉ có thể áp dụng đúng đắn trong điều kiện năng lượng cung cấp cho một đơn vị khối lượng chất rắn là không quá lớn và có thể được dùng để ước tính cho quá trình nghiền thực với K r được xác định bằng thực nghiệm trên máy nghiền cùng loại với máy nghiền thực. Vì có điều kiện ràng buộc về năng lượng và việc xác định hệ số K r rất phức tạp do phải xác định hệ số này ứng với một loại vật liệu và một loại máy nghiền xác định, cho nên thuyết này không có tính thực tế cao trong việc tiên đoán công suất nghiền. • Thuyết thể tích của Kick: được dựa trên cơ sở của thuyết phân tích ứng suất của biến dạng dẻo trong giới hạn đàn hồi. Thuyết này cũng không có giá trị thực tế cao do việc xác định hằng số Kk khá phức tạp. • Định luật Bond là định luật có tính thực tế hơn so với định luật Kick và định luật Rittinger trong việc ước tính công suất nghiền. Vì:
9. • Bột dính lại trên vật chứa là túi vải. • Bột mịn, nhẹ, dễ bị cuốn bởi gió quạt và gió tự nhiên. 3. Độ tin cậy và các yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất Thí nghiệm nghiền - Kết quả có độ tin cậy không cao. - Các yếu tố ảnh hưởng • Cơ cấu hoạt động của máy. • Loại vật liệu nghiền. • Không gian thí nghiệm (gió, quạt, độ ẩm không khí, ) • Kết quả phân tích rây Thí nghiệm rây - Kết quả đạt độ tin cậy không cao. - Các yếu tố ảnh hưởng • Độ ẩm lớp vật liệu • Khối lượng lớp vật liệu • Thời gian rây • Bề mặt rây phẳng 4. Cách lấy mẫu trong thí nghiệm trộn - Đảm bảo khảo sát được toàn bộ khối hạt, mẫu có tính đặc trưng nên tăng được độ tin cậy. Do trong quá trình trộn không phải tại mọi vị trí đều có phân bố hạt như nhau nên phải lấy tại nhiều vị trí để tính trung bình của nó. - Tuy nhiên những mẫu đã lấy chỉ nằm trên bề mặt khối hạt. Nếu có điều kiện thì nên lấy thêm một số mẫu bên trong lòng khối hạt thì kết quả chính xác hơn nữa. - Ngoài ra, số lượng mẫu lấy là 8 mẫu trên một lần lấy, mẫu mẫu lấy là một nắm tay nên phần mẫu này cũng chiếm một tỉ lệ đáng kể so với toàn bộ khối hạt. Sau khi đếm số lượng các hạt ta lại đổ vào trong thùng trộn, vô tình làm thay đổi sự phân bố các hạt. Anh hưởng này sẽ không đáng kể nếu lượng vật liệu ban đầu đem trộn lớn. - Bên cạnh đó, ta phải lấy mẫu tại 6 thời điểm khác nhau để khảo sát sự thay đổi của chỉ số trộn theo thời gian. Từ đó tìm ra được thời điểm mà khối hạt đạt được chỉ số trộn cao nhất. Đó chính là thời gian mà ta nên tiến hành trộn khối hạt để đạt được độ đồng đều cao nhất.
10. - Xác định D p2 • Theo định luật Bond, vật liệu sau khi nghiền có 80% qua rây tức là tích lũy lại trên rây 20%  0,2 • Theo giản đồ D  , ta xác định được D 0,4mm pn pn Tính công suất nghiền - Công suất để nghiền vật liệu (nghiền khô) từ kích thước D 2,12mm đến kích thước p1 D 0,4mm là p2 4 1 1 60 P 19W T  3 i D D 40 p2 p1 4 1 1 3 3 19Wi 0,210  3 0,4 2,12 2 0,08836kW 88,36W Tính hiệu suất máy nghiền - Công suất tiêu thụ của máy P ' UI1 cos UI0 cos 2205,40,8 2203,60,8 316,8W - Hiệu suất máy nghiền P 88,36 H 27,89% P ' 316,8 2. Tính toán thí nghiệm rây - Dựa vào giản đồ  Ji t đường cong tiệm cận đến đường thẳng  Ji 37,9 - Vậy F a 37,9 - Tính hiệu suất rây J 33,4 E 1 100 100 88.13% Fa 37,9 3. Tính toán thí nghiệm trộn - Giả sử khối lượng mỗi hạt đậu xanh và đậu nành gần bằng nhau nên thành phần theo số hạt bằng với thành phần khối lượng