Thí nghiệm Quá trình và Thiết bị - Bài: Nghiền-rây-trộn - Lê Thụy Trà My

Nội dung text: Thí nghiệm Quá trình và Thiết bị - Bài: Nghiền-rây-trộn - Lê Thụy Trà My

1. I. Trích yếu 1.Mục đích: -Nghiền một loại vật liệu, dựa vào kết quả rây xác định sự phân phối kích thước vật liệu trước và sau khi nghiền, tính 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 của vật liệu sau khi nghiền, từ đó xác định kích thước vật liệu sau khi nghiền . -Trộn hai loại vật liệu để định chỉ số trộn tại các thời điểm, xây dựng đồ thị chỉ số trộn theo thời gian để xác định chỉ số trộn thích hợp. 2. Phương pháp thí nghiệm: - Nghiền: cho vật liệu vào máy nghiền để xác định thời gian nghiền và cường độ dòng điện lúc có tải cực đại. - Rây: Xác định hiệu suất rây của rây có kích thước 0,18mm: rây vật liệu 5 lần và cân lượng vật liệu lọt qua rây trong mỗi lần đó. Xác định sự phân phối kích thước vật liệu: rây vật liệu qua nhiều rây và cân lượng vật liệu tích lũy ở mỗi rây. - Trộn: trộn hai loại vật liệu. Dừng máy tại 6 thời điểm khác nhau và lấy 8 mẫu tại mỗi thời điểm. Đếm số hạt. 3. Kết quả thí nghiệm a. Thí nghiệm nghiền : Công suất nghiền P = 0.441 KW , hiệu suất nghiền H = 43.19% b. Thí nghiệm rây : Hiệu suất rây : H’= 89.71% c. Thí nghiệm trộn : thời gian trộn thích hợp là 230s
2. 푃 Hiệu suất của máy nghiền: H = .100% 푃′ 2. Phương trình thực nghiệm biểu diễn đến sự phân phối kích thước đối với hạt nhuyễn: d b KD p dD p  : Phân khối lượng tích lũy trên kích thước Dp Dp: Kích thước hạt K, b: Hai hằng số biểu thị đặc tính phân phối của khối hạt Lấy tích phân từ  = 1 đến  = 2 tương ứng với Dp=Dp1 và Dp=Dp2, ta có: K b 1 b 1 1 - 2 = ( D p1 D p 2 ) b 1 Tổng quát, ta xét giữa rây thứ n và rây thứ n-1 và giả sử sử dụng rây tiêu chuẩn có Dpn-1/Dpn = r = const. K b 1 b 1 n = n - n-1 = ( D D ) b 1 pn pn 1 Thay Dpn-1 = r.Dpn ta được: b 1 b 1 K(r 1) b 1 b 1 K(r 1) n = D = K’ D , với K’ = b 1 pn pn b 1 Hoặc log n = (b+1)logDpn + logK’ K’ và b được xác định bằng cách vẽ n theo Dpn trên đồ thị log - log để suy ra hệ số góc (b+1)và tung độ gốc K’ , suy ra K và b. 3. Công thức tính hiệu suất rây: J E = 100 F.a F: khối lượng vật liệu ban đầu cho vào rây (g). J: khối lượng vật liệu dưới rây (g). a: tỷ số hạt có thể lọt qua rây (%). Tích số F.a trong thí nghiệm được xác định như sau: đem rây một khối lượng F của vật liệu, khảo sát xác định được J1; lấy vật liệu còn lại trên rây F – J1 đem rây lại, xác định được J2; tiếp tục lấy phần vật liệu còn lại F - (J1 + J2) rây lại. Tổng số J1 + J2 + sẽ tiệm cận đến F.a . Hiệu suất rây là 100% nếu J1 = F.a . 4. Phương trình trộn:
3. III. DỤNG CỤ, THIẾT BỊ, PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 1. Nghiền: 1.1. Thiết bị : Máy nghiền búa a. Cấu tạo - Cấu tạo của máy gồm có 2 bộ phận chính là: vít tải và bộ phận nghiền. - Vít tải có tác dụng chuyển vật liệu vào bộ phận nghiền. - Máy nghiền được gắn với một Ampere kế để đo cường độ dòng điện. b. Nguyên tắc hoạt động của máy nghiền búa : Vật liệu trong máy nghiền búa được nghiền nhỏ do sự va đập của búa vào vật liệu và chà xát vật liệu giữa búa và thành máy. Các hạt vật liệu sau khi nghiền có kích thước nhỏ hơn lỗ lưới phân loại sẽ đi ra ngoài, các hạt có kích thước lớn hơn lỗ lưới phân loại sẽ được tiếp tục nghiền. 1.2. Phương pháp thí nghiệm - Cân 200g vật liệu đem nghiền (gạo). - Bật công tắc cho máy nghiền chạy không tải đo cường độ dòng điện khi máy chạy không tải. - Cho vật liệu vào máy nghiền bật công tắc vít tải nhập liệu, bấm đồng hồá, ghi giá trị cường độ dòng điện có tải cực đại. Khi cường độ dòng điện này trở về giá trị như lúc không tải thì bấm ngưng đồng hồ để biết thời gian nghiền. - Tháo sản phẩm ra khỏi máy nghiền. 2. Rây: 2.1. Thiết bị : Máy rây rung a. Cấu tạo :
4. - Cho đậu xanh và đậu nành vào máy trộn thùng quay, bật công tắc điện đồng thời bấm đồng hồ để theo dõi thời gian trộn. - Dừng máy tại mỗi thời điểm 5”, 15”, 30”, 60”, 120”, 300” và lấy mẫu. - Lấy mẫu (8 mẫu) tại các điểm theo sơ đồ, đếm số hạt đậu xanh và đậu nành có trong mỗi - Sơ đồ lấy mẫu. 1 2 3 4 5 6 7 8 IV. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 1. Bảng kết quả th số liệu thí nghiệm a. Thí nghiệm nghiền Cường độ dịng điện Khối lượng Thời gian (A) (g) nghiền (s) Khơng tải Cĩ tải 200 10 4 5.8 b. Thí nghiệm rây o Hiệu suất rây: Khối lượng vật liệu đem rây: M = 70g Khối Lần Thời gian lượng rây (phút) qua rây(g) 1 5 12.2 2 10 0.6 3 15 0.5 4 20 0.2 5 25 0.1
5. b. Bảng số liệu tính toán cho giản đồ Log ∆흓 Khối lượng đem thí nghiệm M=70 g Kích Khối Khối thước lượng lượng ∆ log ∆ᶲ log D rây D ᶲ ᶲ n n trên rây (g) tích lũy(g) (mm) 0.425 27 27 0.386 0.386 -0.414 -0.372 0.315 10.8 37.8 0.540 0.154 -0.812 -0.502 0.18 19.3 57.1 0.816 0.276 -0.560 -0.745 0.1 5.7 62.8 0.897 0.081 -1.089 -1.000 퐾ℎố푖 푙ượ푛 푡í ℎ 푙ũ Trong đó 휙 : Phân khối lượng tích lũy qua rây 휙 = Và∆ 휙 = 휙푛 ― 휙푛―1 c. Công suất- hiệu suất nghiền Đường kính hạt gạo ( D) : 1.5 mm Chiều dài ( L ) : 6 mm Dp1 = 2 mm Dp2 = 0.301 mm 200 T = = 20 g/s = 0.0012 tấn/phút 10 W = 13 KW.h/tấn U= 220 V , cos휑 =0.8 , I = I tải = 5.8 A 4 1 1 Công suất nghiền P = 19Wi ( T = 0.441 KW 3 . 2 ― 1 ) Công suất tiêu thụ cho động cơ P’= U.I.cos휑 = 1020.8 W P Hiệu suất máy nghiền : H = .100 = 43.19% P′ d. Chỉ số trộn A: Đậu nành , B: Đậu xanh Khối lượng đậu nành : 2 kg
6. 7 41 42 0.4940 -0.0775 0.0060 8 63 61 0.5081 -0.0634 0.0040 60'' Mẫu n C C -C (C -C )2 I N X iA iA A iA A (hạt) s 1 43 154 0.2183 -0.3532 0.1247 2 56 51 0.5234 -0.0481 0.0023 3 60 40 0.6000 0.0286 0.0008 4 67 67 0.5000 -0.0714 0.0051 946 0.0835 5 71 30 0.7030 0.1315 0.0173 6 35 80 0.3043 -0.2671 0.0713 7 50 41 0.5495 -0.0220 0.0005 8 38 63 0.3762 -0.1952 0.0381 120'' Mẫu n C C -C (C -C )2 I N X iA iA A iA A (hạt) s 1 58 76 0.4328 -0.1386 0.0192 2 55 47 0.5392 -0.0322 0.0010 3 61 39 0.6100 0.0386 0.0015 4 56 54 0.5091 -0.0623 0.0039 870 0.1330 5 69 31 0.6900 0.1186 0.0141 6 39 80 0.3277 -0.2437 0.0594 7 47 46 0.5054 -0.0661 0.0044 8 54 58 0.4821 -0.0893 0.0080 300'' Mẫu 2 N X CiA CiA-CA (CiA-CA) n Is 1 39 86 0.3120 -0.2594 0.0673 2 52 52 0.5000 -0.0714 0.0051 3 58 30 0.6591 0.0877 0.0077 4 60 43 0.5825 0.0111 0.0001 801 0.1065 5 68 12 0.8500 0.2786 0.0776 6 48 70 0.4068 -0.1646 0.0271 7 52 31 0.6265 0.0551 0.0030 8 60 40 0.6000 0.0286 0.0008
7. c. Giản đồ phân phối tích lũy của sự phân phối kích thước của vật liệu trên rây
8. trước là không đổi ứng với cùng một mức độ nghiền, bất chấp kích thước ban đầu của vật liệu . Khó ước tính công suất nghiền do việc xác định Kk phức tạp và bỏ qua ảnh hưởng của vật liệu ban đầu c .Định luật Bond: đây là định luật có tính thực tế nhất trong việc ước tính công suất nghiền vì : - Chỉ số công Wi đã bao gồm cả ma sát trong máy nghiền. - Hằng số Kb tùy thuộc loại máy nghiền và vật liệu nghiền. - Giá trị sai khác khôngnhiều khi tính toán cho các máy nghiền khác nhau,tính cho cả chu trình nghiền khô và nghiền ướt. Câu 2 : Nhận xét về hiệu suất rây và nghiền đo được. So sánh với kết quả trong sách. Giải thích các sai biệt. a. Hiệu suất nghiền: H = 43.19 % Ở đây hiệc suất nghiền thấp, việc sử dụng năng lượng cĩ ích vào quá trình nghiền khơng nhiều so với năng lượng tiêu tốn chạy động cơ. Trong cơng nghiệp, các máy nghiền thường cĩ hiệu suất 70-80% . cĩ sự sai khác là do: - Máy nghiền cĩ hiệu suất thấp so với máy nghiền trong cơng nghiệp, năng lượng chủ yếu chạy cho động cơ, tiêu hao cho ma sát - Do thao tác của người thí nghiệm b. Hiệu suất rây: E = 89.71 % Hiệu suất rây đo được là cao. Nguyên nhân: - Do độ ẩm của vật liệu thấp, thuận lợi cho quá trình rây. - Do bề dày lớp vật liệu trên rây là vừa phải. Lớp vật liệu nằm ở trên bề mặt sẽ dễ dàng đi xuống phía dưới để tiếp xúc với bề mặt lưới rây và lọt qua rây. Câu 3 : Bàn luận về độ tin cậy của kết quả và các yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất. a. Nghiền Kết quả nghiền độ tin cậy thấp , yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất đến kết quả là cơ cấu truyền động cảu máy và vật liệu nghiền, ngồi ra cịn ảnh hưởng do kết quả phân tích rây xác định đường kính trung bình. b. Rây Độ tin cậy của kết quả hiệu suất rây là cao. Các yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất đến kết quả rây: - Độ ẩm của vật liệu rây thấp. - Bề dày lớp vật liệu trên bề mặt rây vừa phải. - Thao tác cân c Trộn Độ tin cậy của kết quả trộn là khá cao Các yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất đến kết quả trộn:
9. D DL 3DL 3 1.5 6 Nên: tđ D = 2 (mm) 6 4L 2D tđ 2L D 2 6 1.5 Vậy: Dp1 = Dtđ = 2 (mm) - Xác định Dp2 Kích Tỷ lệ khối Khối thước lượng giữ lượng rây D lại trên rây n trên rây (g) (mm) xi 0.425 27 0.4299 0.315 10.8 0.1720 0.18 19.3 0.3073 0.1 5.7 0.0908 퐾ℎố푖 푙ượ푛 푡 ê푛 â Trong đĩ x = i ổ푛 ℎố푖 푙ượ푛 푡 ê푛 â với tổng khối lương trên rây là : m= 27+10.8+19.3+5.7= 62.8 g Tính Dp2 dựa trên cơng thức Dp2 = ∑ xi Dn = 0.301 mm c. Chỉ số trộn Ta tính cho thí nghiệm trộn 5’’, các khoảng thời gian còn lại tính tương tự Ai CiA = Ai + Bi Trong đó Ai : số hạt đậu nành trong mẫu i ( i= 1,2,3 8) Bi : số hạt đậu xanh trong mẫu i CA, CB đã tính như mục VI.2.d Chỉ số trộn CA CB (N -1) Is = N 2 n(CA - CiA ) i=1 Trong đó N= 8 , n: tổng số hạt có trong 8 mẫu dừng lúc 5’’ VII. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tài liệu Thí nghiệm môn Quá trình thiết bị, trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM [2]. Vũ Bá Minh – Hoàng Minh Nam, “Quá trình và Thiết bị trong Công Nghệ Hóa Học – Tập 2: Cơ học vật liệu rời”, Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2004, 261tr.