PHÚC TRÌNH THỰC TẬP QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ NGHIỀN-RÂY-TRỘN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ - - PHÚC TRÌNH THỰC TẬP QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ NGHIỀN-RÂY-TRỘN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Sinh viên thực hiện: MSSV: TS Ngô Trương Ngọc Mai Ngành: CN Kỹ thuật hóa học - Khóa 40 Tháng năm 2017 NGHIỀN – RÂY – TRỘN MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM - Nghiền loại vật liệu, dựa vào kết rây xác định phân phối kích thước vật - liệu sau nghiền, cơng suất tiêu thụ hiệu suất máy nghiền Rây vật liệu sau nghiền, xác định hiệu suất rây, xây dựng giản đồ phân phối - tích lũy vật liệu sau nghiền, từ xác định kích thước vật liệu sau nghiền Trộn hai loại vật liệu để xác định số trộn thời điểm, xây dựng đồ thị số trộn theo thời gian để xác định thời gian trộn thích hợp Mơ tả thí nghiệm: Thí nghiệm nghiền: Cân 100g gạo, cân 400 g bi nghiền Mở nắp cho gạo bi vào máy nghiền Đóng nắp lại, bật máy nghiền thời gian 20 phút Tắt máy, tháo sản phẩm khỏi máy nghiền Thực lại quy trình với thời gian 40 phút TÍNH TỐN 1.1 Thí nghiệm nghiền - rây 1.1.1 Xác định hiệu xuất rây – nghiền a Thời gian 20 phút Bảng 2-1: Kết thí nghiệm rây (nghiền 20 phút) Lần rây Khối lượng đem rây (g) 50 47.63 47.43 47.37 47.34 47.33 • Cơng thức tính hiệu suất rây: Khối lượng qua rây (g) 2.37 0.2 0.06 0.03 0.01 J E= 100% F.a Phần trăm qua rây (%) Hiệu suất rây (%) 2.67 88.76 Tổng khối lượng qua rây là: ΣJi = J1 + J2 + …+J10 = 2.37+0.2+0.06+0.03+0.01+0 = 2.67 (g) E= F.a = 2.67 (g) ,Với J = 2.37→ 2.37 × 100 = 88.76% 2.67 Bảng 2-2: Số liệu ΣJi qua rây (nghiền 20 phút) Lần rây ∑Ji 2.37 2.57 2.63 2.66 2.67 2.67 Hình 2-1: Hình Tổng khối lượng vật liệu rây qua số lần rây (nghiền 20 phút) b Thời gian 40 phút Bảng 2-3: Kết thí nghiệm rây (nghiền 40 phút) Lần rây Khối lượng đem rây (g) Khối lượng qua rây (g) 53 48.58 48.21 48.04 47.91 47.79 47.72 47.67 4.42 0.37 0.17 0.13 0.12 0.07 0.05 E= Cơng thức tính hiệu suất rây: J 100% F.a Tổng khối lượng qua rây là: ΣJi = J1 + J2 + …+J10 =4.42+0.37+0.17+0.13+0.12+0.07+0.05+0 = 5.33 (g) Phần Hiệu trăm suất rây qua rây (%) (%) 5.33 82.93 E= F.a = 5.33 (g), Với J = 4.42 → 4.42 × 100 = 82.93% 5.33 Bảng 2-4: Số liệu ΣJi qua rây (nghiền 40 phút) Lần rây ∑Ji 4.42 4.79 4.96 5.09 5.21 5.28 5.33 5.33 Hình 2-2: Đồ thị ∑Ji theo số lần rây ( nghiền 40 phút)  Nhận xét: Từ kết thí nghiệm rây (nghiền 20 phút 40 phút), ta thấy: • Phần trăm qua rây nghiền 20 phút thấp nghiền 40 phút Tuy nhiên hiệu suất rây việc nghiền 20 phút cao việc nghiền 40 phút Từ đồ thị ∑Ji theo số lần rây (nghiền 20 phút nghiền 40 phút), ta thấy: • ∑Ji tăng theo số lần rây 1.1.2 Kết phân tích rây a Thời gian 20 phút Bảng 2-5: Phân phối kích thước hạt (nghiền 20 phút) Rây số Kích thước lỗ rây (mm) 10 2.000 Kích thước hạt trung bình(mm) (Dpn) Log (Dpn) 0.301 Khối lượng rây (g) 5.41 ∆Φ Log (∆Φ) Φ 0.112 -0.951 0.112 16 25 35 46 60 Hộp 1.180 0.710 0.500 0.355 0.250 1.59 0.945 0.605 0.4275 0.3025 0.999 0.201 -0.025 -0.218 -0.369 -0.519 -0.00056 Tổng 28.35 7.18 2.25 1.21 1.06 2.7 48.16 0.589 0.149 0.047 0.025 0.022 0.056 -0.23 -0.827 -1.328 -1.602 -1.658 -0.951 0.701 0.85 0.897 0.922 0.944  Cách tính: Xác định kích thước trung bình hạt gạo Do hạt gạo có kích thước nên ta giả sử hạt gạo hình trụ trịn quy hình cầu: Tính ∆∅i: ∆∅ tỉ lệ khối lượng rây nên Tương tự ta tính ∆∅2, ∆∅3, ∆∅4, ∆∅5, ∆∅6, ∆∅7 số liệu bảng Hình 2-3: Đồ thị logarit ∆Φ n theo Dpn ( nghiền 20 phút) Tính tốn hiệu suất nghiền: • Ta có: Từ đồ thị logarit ∆Φn theo Dpn (nghiền 20 phút):  tanα = b+1 = 1.4224 => b = 0.4224 logK’ = -0.9502 => K’ = 10-0.9502 Giả sử sử dụng hệ rây chuẩn Tyler với  0.25 Phương trình biểu diễn phân phối kích thước hạt nhuyễn:  Phần trăm hạt gạo qua rây có đường kính trung bình 0.945 mm Phần trăm hạt gạo qua rây có đường kính trung bình 0.605 mm  Vậy từ định nghĩa số cơng suất ta suy đường kính hạt gạo D p2 cần tìm 0.492 mm • Năng suất máy nghiền là: (tấn /giờ) Công suất để nghiền vật liệu từ kích thước mm đến 0.492 mm 20 phút là: =71 W Công suất tiêu thụ cho động máy nghiền là: P’=UIcosϕ=130x1.8x0.8=187.2 W Hiệu suất máy nghiền: b Nghiền 40 phút Bảng 2-6: Phân phối kích thước hạt (nghiền 40 phút) Rây số 10 16 25 35 46 60 Hộp Kích thước lỗ rây (mm) 2.000 1.180 0.710 0.500 0.355 0.250 D Tổng  Cách tính: Kích thước hạt trung bình(mm) (Dpn) 1.59 0.945 0.605 0.4275 0.3025 0.55 Log(Dpn) 0.301 0.201 -0.025 -0.218 -0.369 -0.519 -0.26 Khối lượng rây (g) 3.16 21.53 12.21 5.12 2.97 1.89 4.14 51.02 ∆Φ Log(∆Φ ) Φ 0.062 0.422 0.239 0.1 0.058 0.037 0.081 -1.208 -0.375 -0.622 -1 -1.237 -1.432 -1.092 0.062 0.484 0.723 0.823 0.881 0.918 0.999 Xác định Dp1, xác định kích thước trung bình hạt gạo Do hạt gạo có kích thước nên ta giả sử hạt gạo hình trụ trịn quy hình cầu: • Tính ∆∅i: ∆∅ tỉ lệ khối lượng rây nên Tương tự ta tính ∆∅2, ∆∅3, ∆∅4, ∆∅5, ∆∅6, ∆∅7 số liệu bảng Hình 2-4: Đồ thị logarit ∆Φn theo Dpn (nghiền 40 phút) • Tính tốn hiệu suất nghiền: Ta có: Từ đồ thị logarit ∆Φn theo Dpn (nghiền 40 phút):  tanα=b+1=0.7295=> b=-0.2705 logK’ = -0.9025 => K’ =10-0.9025 Giả sử sử dụng hệ rây chuẩn Tyler với  0.317 Phương trình biểu diễn phân phối kích thước hạt nhuyễn:  Phần trăm hạt gạo qua rây có đường kính trung bình 0.945 mm Phần trăm hạt gạo qua rây có đường kính trung bình 0.605 mm Vậy từ định nghĩa số công suất ta suy đường kính hạt gạo D p2 cần tìm 0.221mm Năng suất máy nghiền là: (tấn /giờ) Cơng suất để nghiền vật liệu từ kích thước mm đến 0.492 mm 20 phút là: = 70.15 W Công suất tiêu thụ cho động máy nghiền là: P’ = UIcosϕ = 130x1.8x0.8 = 187.2 W Hiệu suất máy nghiền:  Nhận xét: từ đồ thị logarit ∆Φn theo Dpn (nghiền 20 phút 40 phút) • • Log(∆Φ) giảm dần theo log(Dpn), ∆Φ giảm theo Dpn Do trình nghiền gần đồng loạt ổn định, tức tạo thành hạt có kích thước lớn trước trình nghiền xảy đồng thời với hạt có kích thước khác nhau, nên hạt có kích thước nhỏ (phân bố rây có kích thước nhỏ) có khối lượng rây hơn, tức ∆Φ • giảm theo Dpn Ta thấy hiệu suất nghiền 40 phút nhỏ nghiền 20 phút thời gian nghiền tăng lên dẫn đến suất nghiền giảm, cịn đường kính hạt sau nghiền thay đổi khơng đáng kể 1.1.3 Đồ thị phân phối tích lũy phân bố kích thước vật liệu rây Hình 2-5: Đồ thị phân phối tích lũy phân bố kích thước vật liệu rây mẫu nghiền 20 phút Hình 2-6: Đồ thị phân phối tích lũy phân bố kích thước vật liệu rây mẫu nghiền 40 phút  Nhận xét: Phân khối lượng tích lũy rây rây có kích thước lỗ rây nhỏ lớn Do trình nghiền gần đồng loạt ổn định, tức tạo thành hạt có kích thước lớn trước q trình nghiện xảy đồng thời với hạt có kích thước khác • Φ mẫu nghiền 40 phút nhỏ Φ mẫu nghiền 20 phút, điều chứng tỏ thời gian nghiền 40 phút hạt gạo nghiền nhuyễn so với mẫu nghiều 20 phút • 1.2 Thí nghiệm trộn 1.2.1 Trộn với tốc độ 30% Mẫu trái trộn đậu trắng vào đậu đen, mẫu phải trộn đậu đen vào đậu trắng Bảng 2-7: Bảng kết thí nghiệm trộn (tốc độ 30%) Mẫu Trái 10’’ Phải Trái 30’’ Phải Trái 45’’ Phải 60’’ Trái Đ T Đ T Đ T Đ T Đ T Đ T Đ 76 4 40 64 14 33 42 14 12 35 46 80 46 43 13 40 40 10 18 33 48 63 39 61 11 33 53 9 35 42 T Đ T Đ T Đ T Đ T Đ T Đ T Đ T Đ T Đ T Đ T Đ T Phải Trái 90’’ Phải Trái 120’’ Phải Trái 180’’ Phải Trái 240’’ Phải Trái 300’’ Phải 14 43 14 14 23 30 23 24 19 39 25 26 18 22 24 16 12 27 14 18 11 15 17 13 44 11 46 20 28 18 28 15 37 23 25 18 27 20 19 12 19 13 21 18 10 16 61 44 17 20 24 39 12 22 22 25 19 23 15 21 14 11 14 15 17 11  Xét mẫu trái (trộn đậu trắng vào đậu đen), quy ước đậu trắng A, đậu đen B: Is = Công thức tính số trộn: Tại thời điểm T = 10 s ta có: CA = CB = C iA(1) = 200 = 0.5 200 + 200 = 0.05 76 + C A C B ( N − 1) N n ∑ ( C A − C iA ) i =1 C iA( ) = = 0.012 80 + C iA( 3) = = 0.03 63 + N=3 n= + + + 76 + 80 + 63 ≈ 38 → Is = C A C B ( N − 1) N n∑ ( C A − C iA ) = 0.1411 i =1 Bảng 2-8: Bảng tính tốn kết thí nghiệm trộn đậu trắng vào đậu đen (tốc độ 30 %) Thời gian 10' 30' 45' 60' 90 120' 180' Mẫu Đen(B) Trắng(A) Cia Ca-Cia (Ca-Cia)2 3 3 3 76 80 63 64 43 61 42 40 53 46 48 42 14 46 44 26 28 39 26 25 14 10 14 13 16 23 20 17 19 15 12 18 18 0.050 0.012 0.031 0.099 0.173 0.103 0.250 0.200 0.145 0.233 0.213 0.276 0.622 0.303 0.279 0.422 0.349 0.235 0.409 0.419 0.450 0.488 0.469 0.401 0.327 0.397 0.250 0.300 0.355 0.267 0.287 0.224 -0.122 0.197 0.221 0.078 0.151 0.265 0.091 0.081 0.203 0.238 0.220 0.161 0.107 0.158 0.063 0.090 0.126 0.071 0.082 0.050 0.015 0.039 0.049 0.006 0.023 0.070 0.008 0.007 N Is 38 0.1411 32 0.1900 28 0.2530 30 0.2860 27 0.4250 23 0.4700 22 1.0800 240' 300' • 3 25 16 19 21 18 21 15 19 12 12 14 11 0.432 0.429 0.387 0.400 0.379 0.250 0.348 0.068 0.071 0.113 0.100 0.121 0.250 0.152 0.005 0.005 0.013 0.010 0.015 0.063 0.023 16 1.0600 13 0.6200 Xét mẫu phải (trộn đậu đen vào đậu trắng) qui định đậu trắng A, đậu đen B: Bảng 2-9:Bảng tính tốn kết trộn đậu đen vào đậu trắng ( tốc độ 30%) Thời gian 10 30 45 60 90 120 180 240 300 Mẫu 3 3 3 3 Đen(B ) 14 13 11 12 18 43 44 61 30 28 20 39 37 22 22 27 23 27 19 11 15 Trắng(A) Cib Cb-Cib (Cb-Cib)2 40 46 39 33 40 33 35 33 35 14 11 23 18 24 25 23 22 24 20 15 14 13 14 17 0.091 0.042 0.071 0.298 0.245 0.250 0.255 0.353 0.205 0.754 0.800 0.884 0.566 0.609 0.455 0.609 0.617 0.500 0.478 0.574 0.605 0.659 0.594 0.440 0.469 0.409 0.458 0.429 0.202 0.255 0.250 0.245 0.147 0.295 -0.254 -0.300 -0.384 -0.066 -0.109 0.045 -0.109 -0.117 0.000 0.022 -0.074 -0.105 -0.159 -0.094 0.060 0.031 0.167 0.210 0.184 0.041 0.065 0.063 0.060 0.022 0.087 0.065 0.090 0.148 0.004 0.012 0.002 0.012 0.014 0.000 0.000 0.006 0.011 0.025 0.009 0.004 0.001 n Is 30% 22 0.2 24 0.352 24 0.351 30 0.235 24 1.067 28 0.837 22 1.153 16 0.913 15 1.0 18 17 10 11 0.643 0.607 -0.143 -0.107 0.020 0.011 Hình 2-7: Đồ thị số trộn theo thời gian tốc độ 30% 1.2.2 Trộn với tốc độ 70% Bảng 2-10: Bảng kết thí nghiệm trộn ( 70%) Mẫu Đ 48 48 45 Trái T 4 10’’ Đ 12 32 Phải T 22 29 19 Đ 47 36 56 Trái T 15 30’’ Đ 18 11 18 Phải T 26 29 22 Đ 43 63 46 Trái T 12 14 12 45’’ Đ 28 32 33 Phải T 22 21 21 Đ 44 41 43 Trái T 14 16 60’’ Đ 25 36 32 Phải T 21 21 24 Đ 26 36 34 Trái T 17 15 17 90’’ Đ 29 37 20 Phải T 17 17 16 Đ 34 31 35 Trái T 13 14 15 120’’ Đ 36 36 36 Phải T 12 13 13 Đ 30 27 30 Trái T 12 14 14 180’’ Đ 34 25 24 Phải T 10 11 12 Đ 27 33 25 Trái T 14 10 12 240’’ Đ 31 27 43 Phải T 11 Đ 23 25 29 Trái T 10 300’’ Đ 17 22 22 Phải T 10 16 11  Xét mẫu trái (trộn đậu trắng vào đậu đen) quy ước đậu trắng A, đậu đen B: Bảng 2-11: Bảng tính tốn kết thí nghiệm trộn đậu trắng vào đậu đen (tốc độ 70%) Thời gian 10' 30' 45' 60' 90 120' 180' 240' 300' • Mẫu 3 3 3 3 Đen(B ) 48 48 45 47 36 56 43 63 46 44 41 43 26 36 34 34 31 35 30 27 30 27 33 25 23 25 29 Trắng(A) Cia Ca-Cia (Ca-Cia)2 4 15 12 14 12 14 16 17 15 17 13 14 15 12 14 14 14 10 12 10 0.077 0.077 0.082 0.113 0.294 0.111 0.218 0.182 0.207 0.241 0.180 0.271 0.395 0.294 0.333 0.277 0.311 0.300 0.286 0.341 0.318 0.341 0.233 0.324 0.303 0.242 0.237 0.423 0.423 0.418 0.387 0.206 0.389 0.282 0.318 0.293 0.259 0.320 0.229 0.105 0.206 0.167 0.223 0.189 0.200 0.214 0.159 0.182 0.159 0.267 0.176 0.197 0.258 0.263 0.179 0.179 0.175 0.150 0.042 0.151 0.079 0.101 0.086 0.067 0.102 0.052 0.011 0.042 0.028 0.050 0.036 0.040 0.046 0.025 0.033 0.025 0.072 0.031 0.039 0.066 0.069 N Is 26 0.1900 28 0.2280 32 0.2420 28 0.2840 24 0.5070 24 0.4070 21 0.4780 20 0.4430 17 0.4110 Xét mẫu phải (trộn đậu đen vào đậu trắng) qui định đậu trắng A, đậu đen B: Bảng 2-12: Bảng kết thí nghiệm trộn đậu đen vào đậu trắng (tốc độ 70%) Thời gian 10 Mẫu Đen(B ) 12 Trắng(A) Cib Cb-Cib (Cb-Cib)2 n Is 70% 22 29 0.353 0.216 0.147 0.284 0.022 0.081 20 0.46 30 45 60 90 120 180 240 300 3 3 3 3 32 18 11 18 32 33 25 36 32 29 37 20 36 36 36 34 25 24 31 27 43 17 22 22 19 26 29 22 22 21 21 21 21 24 17 17 16 12 13 13 10 11 12 11 10 16 11 0.627 0.409 0.275 0.450 0.267 0.604 0.611 0.543 0.632 0.571 0.630 0.685 0.556 0.750 0.735 0.735 0.773 0.694 0.667 0.738 0.818 0.827 0.630 0.579 0.667 -0.127 0.091 0.225 0.050 0.233 -0.104 -0.111 -0.043 -0.132 -0.071 -0.130 -0.185 -0.056 -0.250 -0.235 -0.235 -0.273 -0.194 -0.167 -0.238 -0.318 -0.327 -0.130 -0.079 -0.167 0.016 0.008 0.051 0.003 0.054 0.011 0.012 0.002 0.017 0.005 0.017 0.034 0.003 0.063 0.055 0.055 0.074 0.038 0.028 0.057 0.101 0.107 0.017 0.006 0.028 21 0.622 23 0.53 27 0.873 23 0.633 24 0.347 19 0.433 21 0.3 16 0.8 Hình 2-8: Đồ thị số trộn theo thời gian tốc độ 70%  Nhận xét: - Đường biểu diễn Is theo t tăng dần, nhiên q trình lấy mẫu khơng - xác nên có tăng giảm khơng liên tục Is tăng mức độ đồng hỗn hợp tăng nên hỗn hợp trộn với tốc độ 70% đồng trộn với tốc độ 30% thời gian Tuy nhiên, dựa vào dồ thị ta thấy hai hỗn hợp chưa đạt trang thái đồng thời gian quan sát thí nghiệm ngắn 2 BÀN LUẬN 2.1 Nguyên nhân dẫn đến sai số thí nghiệm: - Thí nghiệm nghiền: • Cân khối lượng mẫu ban đầu khơng xác • Lượng nhỏ hạt mịn cịn lại từ nhóm trước - Thí nghiệm rây: • Lúc phân chia mẫu thành phần phân chia đồng kích cỡ hạt khơng thể • Sai số q trình cân khối lượng mẫu rây - Thí nghiệm trộn: • Số hạt lấy mẫu chênh lệch lớn • Sai số trình đếm hạt 3.2 Các phương pháp phân riêng vật liệu rời: Quá trình phân riêng VLR dựa sở khác kích thước, khối lượng riêng hay tính chất vật lý khác vật liệu như: tính dẫn điện, màu sắc Các trình phân riêng thường thực theo phương pháp sau: 1- Phân loại dựa vào khác kích thước VL: - Sàng: loại hạt có đường kính Dh 1mm - Rây: vật liệu có đường kính Dh 1mm 2- Phân loại theo khác khối lượng riêng sản phẩm: - Phương pháp phân loại khí động - Phương pháp tuyển 3- Phân riêng theo tính dẫn điện Trong thí nghiệm sử dụng phương pháp phân loại dựa theo kích thước vật liệu rây So sánh ưu nhược điểm q trình nghiền khơ nghiền ướt? Tùy theo u cầu cơng nghệ dùng quy trình nghiền khơ nghiền ướt Ưu điểm q trình nghiền khơ lượng VL cấu nghiền bị mài mòn vào khoảng 1/5 so với nghiền ướt Lượng oxit kim loại gây bẩn sản phẩm hơn, chi phí bảo dưỡng máy thấp - Ưu điểm trình nghiền ướt lực nghiền chr ¾ lực nghiền nghiền khơ, lượng chi phí phụ thấp hơn, bụi bẩn ồn ào, cỡ hạt đồng dều máy nghiền bi bị nóng Trong thí nghiệm sử dụng phương pháp nghiền khô -  ... trắng) qui định đậu trắng A, đậu đen B: B? ??ng 2-12: B? ??ng kết thí nghiệm trộn đậu đen vào đậu trắng (tốc độ 70%) Thời gian 10 Mẫu Đen (B ) 12 Trắng(A) Cib Cb-Cib (Cb-Cib)2 n Is 70% 22 29 0.353 0.216 0.147... 3 3 3 Đen (B ) 14 13 11 12 18 43 44 61 30 28 20 39 37 22 22 27 23 27 19 11 15 Trắng(A) Cib Cb-Cib (Cb-Cib)2 40 46 39 33 40 33 35 33 35 14 11 23 18 24 25 23 22 24 20 15 14 13 14 17 0.091 0.042... Is = C A C B ( N − 1) N n∑ ( C A − C iA ) = 0.1411 i =1 B? ??ng 2-8: B? ??ng tính tốn kết thí nghiệm trộn đậu trắng vào đậu đen (tốc độ 30 %) Thời gian 10' 30' 45' 60' 90 120' 180' Mẫu Đen (B) Trắng(A)