Hcmute thiết kế và chế tạo mô hình xử lý bụi tách từ hạt nhựa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH XỬ LÝ BỤI TÁCH TỪ HẠT NHỰA MÃ SỐ: SV2019-71 SKC006841 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2019 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH XỬ LÝ BỤI TÁCH TỪ HẠT NHỰA MÃ SỐ ĐỀ TÀI: SV2019-71 Thuộc nhóm nghành khoa học: TP Hồ Chí Minh, Tháng 10/ Năm 2019 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH XỬ LÝ BỤI TÁCH TỪ HẠT NHỰA MÃ SỐ ĐỀ TÀI: SV2019-71 Thuộc nhóm ngành khoa học: SV thực hiện: Dân tộc: Lớp, khoa: Ngành học: Tô Minh Hiệu Nam Kinh 16144049 Năm thứ: /4: Công Nghệ Kỹ Thuật Cơ Khí Người hướng dẫn: Thạc Sỹ Trần Ngọc Thiện TP Hồ Chí Minh, Tháng 10/ Năm 2019 Luan van Mục lục Mục lục trang Chương I Dẫn Nhập 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Tầm quan trọng đề tài 1.4 Phương pháp nghiêm cứu 1.5 Giới hạn đề tài 10 1.6 Điểm đề tài 10 Chương II Cơ sở lí luận 11 2.1 Sản phẩm q trình tách lọc khơng khí bụi nhựa 11 phần bụi nhựa cịn xót sau áp dụng phương pháp lọc ly tâm 2.2 Nguyên lý trình tách lọc bụi nhựa lốc xoáy 12 2.3 Một số phương pháp tách lọc khác 13 2.4 Một số phương pháp tách lọc khác 19 2.4.1 Đặc tính vật liệu nhựa 20 2.4.2 Đặc điểm trình tách lọc theo nguyên lý 21 ly tâm Chương III THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY LỌC BỤI NHỰA NGUYÊN LÝ LY TÂM (CYCLONE) 3.1 Nguyên lý tách lọc ly tâm ( cyclone) 21 21 Luan van 3.2 Ý tưởng thiết kế 22 3.3 Vật liệu phương pháp giá công chi tiết máy 24 Chương IV: Chế tạo máy lọc bụi nhựa theo nguyên lí ly tâm 47 4.1 Lựa chọn vật liệu 47 4.2 Chế tạo chân đế 50 4.3 Chế tạo ống trụ 51 4.4 Chế tạo chóp cụt 52 4.5 Chế tạo ống dẫn đầu vào 53 4.6 Chế tạo ống dẫn đầu 53 4.7 Chế tạo van lấy nhựa 53 4.8 Tính tốn thơng số máy 55 4.8.1 Số vịng tạo lốc 57 4.8.2 Thời gian khí hoạt động máy 57 4.6.3 Vận tơc khí 58 Chương V Thực Hiện trình tách lọc 58 5.1 Vật liệu 59 5.2 Thí nghiệm 59 Chương VI Kết luận 60 6.1 Kết luận 60 6.2 Hướng phát triển 61 Luan van CHƯƠNG I: DẪN NHẬP 1.1 Đặt vấn đề - Sự phát triển thần tốc cơng nghiệp ngun nhân khiến cho mơi trường xuất nhiều khói bụi Điều ảnh hưởng lớn không với chất lượng sống tất mà cịn có ảnh hưởng nhiều đến sức khỏe trạng thái tinh thần người làm việc mơi trường sản sinh khói bụi ảnh hưởng lớn đến chất lượng công việc - Bụi phần tử tạo thành trình sản xuất, trình nghiền ngưng kết tạo thành phản ứng khác nhau, mơi trường khơng khí, bụi chuyển thành trạng thái lơ lửng, bay tồn khơng khí mà sử dụng hàng ngày - Hệ thống hút bụi hệ thống xử lý bụi đại, cần thiết nhà máy sản xuất, xưởng chế biến, công ty, doanh nghiệp lớn nay.Hệ thống hút bụi đặt thiết bị đại,có tác dụng lọc ép xử lý bụi khơng khí triệt để, trả lại bầu khơng khí lành, bụi, không gây ảnh hưởng nguy hiểm cho sức khỏe người - Để thiết kế hệ thống xử lý ly tâm để lọc bụi từ hạt nhựa, cần phải ước tính xác hiệu suất việc tạo lốc nghiên cứu công nghệ ly tâm này, phương pháp lý thuyết để tính tốn khoảng cách di chuyển, áp suất lốc xoáy phát triển, kết nghiên cứu cho thấy, giảm áp suất lốc xoáy thử nghiệm dựa số liệu đo vận tốc đầu vào, giữ nguyên đường kính ly tâm thí nghiệm , kết cho thấy thiết kế lốc xốy 2D2D tối ưu nhất, Pakistan, sử dụng nhiều nghành cơng nghiệp ví dụ nhà máy xi măng DG nhà máy sử dụng công nghệ Cyclone hiệu - Chính máy lốc xốy ly tâm sử dụng rỗng rãi ngành công nghiệp với mục đích tách bụi nhựa cấu trúc đơn giản tính linh hoạt cao máy Các ứng dụng bao gồm: Luan van + Tinh chế dầu để tách dầu khí + Cơng nghiệp xi măng + Các loại máy hút bụi sử dụng cơng nghiệp * Một số hình ảnh hệ thống hút bụi lắp đặt nhà máy: Luan van Hình 1.1 hệ thống hút bụi lắp đặt nhà máy * Hệ thống hút bụi Cyclone Luan van Hình 1.2 Hệ thống hút bụi cyclone - Cùng với phát triển sống kinh tế cơng nghiệp hóa, đại hóa, môi trường đất nước ngày ô nhiễm trầm trọng Ơ nhiễm khơng khí khói bụi xả trực tiếp từ nhà máy ảnh hưởng nặng đến sống sức khỏe người gây nhiều bệnh đường hơ hấp, ngun nhân khói bụi ô nhiễm 1.2 Mục tiêu đề tài - Nghiên cứu trình tách, lọc bụi nhựa - Nghiên cứu nhiều phương pháp sàng lọc bụi nhựa khác với loại máy sử dụng nhiều nước lẫn nước - Tham khảo trang thiết bị, phương pháp tách lọc bụi nhựa sử dụng - Thiết kế sơ đồ nguyên lý cho trình tách lọc bụi nhựa Luan van - Ứng dụng chi tiết tiêu chuẩn công nghiệp để xây dựng kết cấu khí máy nhằm tăng tốc độ, cơng suất máy lên cao có thể, đồng thời giảm chi phí chế tạo - Xây dựng mơ hình phần khí máy tách lọc bụi nhựa tạo điều kiện sinh viên ứng dụng kiến thức học vào thực tế - Nghiên cứu thiết kế máy lọc bụi hạt nhựa từ chế tạo mẫu máy phục vụ cho q trình phân tách nhằm hồn thiện thiết bị quy trinh phân tách Khi thành công chuyển giao công nghệ cho doanh nghiệp, nhà máy phần loại tái tạo nhựa… 1.3 Tầm quan trọng đề tài - Chất dẻo, hay gọi nhựa polymer, 7ang làm vật liệu sản xuất nhiều loại vật dụng góp phần quan trọng vào phục vụ đời sống người phục vụ cho phát triển nhiều ngành lĩnh vực kinh tế khác như; điện, điện tử, viễn thông, giao thông vận tải, thủy sản, nông nghiệp… Cùng với phát triển khoa học công nghệ, chất dẻo ứng dụng trở thành vật liệu thay cho vật liệu truyền thống tưởng chừng thay gỗ, kim loại, silicat… Luan van Hình 4.4: Súng bắn đinh 4.2 Chế tạo chân đế: - Vật liệu: Thanh sắt V lỗ - Phương pháp: Lắp ráp thủ công 41 Luan van Hình 4.5 : Mơ hình thực tế 4.3 Chế tạo ống trụ: - Vật liệu: Tôn phẳng 42 Luan van - Phương pháp: Dùng kéo cắt tôn gia công tay dung súng bắn đinh để cố định tạo hình Hình 4.6: Mơ hình ống trụ 4.4 Chế tạo chóp cụt: - Vật liệu: Tơn phẳng - Phương pháp : Dùng kéo cắt tôn gia công tay dùng súng bắn đinh để cố định, tạo hình 43 Luan van Hình 4.7: Mơ hình chóp cụt 4.5 Chế tạo ống dẫn đầu vào: - Vật lieu: Tôn phẳng - Phương pháp: Dùng kéo cắt tôn gia công bang tay dùng súng bắn đinh để cố đinh, tạo hình 4.6 Chế tạo ống dẫn đầu ra: - vật liệu: Tôn phẳng - Phương pháp: Dùng kéo cắt tôn gia công bang tay dùng súng bắn đinh để cố đinh, tạo hình 4.7 Chế tạo van lấy nhựa: - Vật liệu: Vỏ chai nước uống, tôn phẳng, băng keo đen 44 Luan van - Phương pháp: dùng kéo cắt tơn gia cơng tay sau sử dụng băng keo đen để cố định Hình 4.8 :Mơ hình van lấy nhựa 45 Luan van Hình 4.9 :Mơ hình van lấy nhựa 4.6 Tính tốn thơng số máy: 46 Luan van Tên gọi Ký hiệu Công thức Tỷ lệ Kích thước Đường kính Dc Dc 1:1 200mm De De /Dc 1:2 100mm DH DH /Dc 1:2 100mm d d/Dc 1:4 50mm L1 L1/Dc 2:1 400mm H H/Dc 0.625:1 125mm L2 L2/Dc 2:1 400mm thùng Đường kính khí vào Đường kính khí Đường kính gom bụi Chiều dài thùng Chiều dài ống khí Chiều dài phễu Hình 4.10 Bảng thơng số tính tốn Trong cơng nghiệp sản suất , 2D2D sử dụng rộng rãi để lọc tạp chất kiểu hạt chữ D 2D2D có nghĩa Diameter đường kính phận thùng lốc xoáy, số đứng trước D liên quan đến chiều dài thùng phần phễu nón , tiểu chuẩn 2D2D có thùng hình phễu có độ dại lân đường kính thùng, lốc xốy 1D3D có chiều dài thùng đường kính thùng chiều dài hình nón gấp lần đường kính thùng, cấu hình , thơng số mơ hình thể hình Nghiên cứu trước ( wang, 2000) , so sánh thiết kế khác 1D3D 2D2D thiết bị thug om bụi hiệu loại bụi có đường kính nhỏ 100 µm, Tương tự , hiệu lốc xoáy giảm tăng thông số kỹ thuật vận tốc khí , đường kính thùng, đường kính ống khí ra, diện tích ống khí vào, rị rỉ đường bụi 47 Luan van Theo nghiên cứu thực nghiệm nghiên cứu có sẵn ta tính tốn thơng số kỹ thuật sau 4.6.1 Số vòng tạo lốc Số vịng tính cơng thức số vịng tính từ thời điểm luồng khí bắt đầu di chuyển vào phận thùng tạo lốc thời điểm khí sau q trình tách bụi khỏi luồng khí ban đầu 𝑁= = 𝐿2 ( 𝐿1+ ) 𝐻 0.4 ( 0.4 + ) 0.1 = vịng Trong : N số vịng tạo lốc ( Vịng) H đường kính ống khí vào ( m) L1 chiều dài phận thùng tạo lốc (m) L2 chiều dài phận phễu (m) 4.6.2 Thời gian khí hoạt động máy Thời gian khí hoạt động máy tính cơng thức thời gian luồng khí di chuyển từ ống khí vào , chuyển động ly tâm quanh thành thùng đến phận phễu chuyển động ngược lên ống khí đặt đỉnh máy ∆𝑡 = 𝜋𝐷𝑁 𝑉𝑖 = 𝜋 0.2 0.64 = 5.89 s Trong đó: ∆𝑡 thời gian di chuyển luồng khí máy ( giây) 48 Luan van D đường kính thùng tạo lốc ( m) N số vòng tạo lốc (vịng) Vi vận tốc khí vào : Vi= 𝑄 𝐴 = 0.5 𝜋0.52 Q lưu lượng khí vào ( m3/s ) A diện tích ống khí vào (m2 ) D đường kính thùng ( m) N số vịng tạo lốc ( Vịng) 4.6.3 Vận tơc khí Vận tốc khí tính cơng thức vận tốc luồng khí sau hoạt động máy ly tâm để tách bụi khỏi luồng khí ban đầu thu khí Vo = 𝑄 𝜋𝑅𝑒 Trong đó: = 0.5 3.14 0.0025 = 0.64 m/s Vo Vận tốc khí ( m/s ) Q lưu lượng khí vào ( m3/s) Re bán kính ống khí (m) CHƯƠNG 5: THỰC NGHIỆM Q TRÌNH TÁCH LỌC 49 Luan van 5.1 Vật liệu Trong trình thực nghiệm, nhóm sử dụng loại vật liệu khác nhựa PP 5.2 Thí nghiệm nhóm thí nghiệm sau: để thu cơng suất máy cao với thiết kế tinh toán ban đầu để có kết tổng quan máy lọc bụi , ta thay đổi thông số máy gồm: Đường kính ống khí vào De (m) Lưu lượng luồng khí vào Q (m3/s) Đường kính ống khí Do (m) Bởi thơng số thay đổi khơng làm thay đổi kết cấu máy dựa theo chức khả làm việc máy Nhóm thay đổi thông số sau: Đường kính ống khí vào (De), từ 0.2m ; 0.15m ; 0,1m Lưu lượng khí luồng khí vào / ( Q) từ 0.25 ; 0.5 Sau làm thí nghiệm máy ta thu kết sau: 50 Luan van De , DO(m) 0.1 0.15 0.2 Q Thời gian khí hoạt động 0.25 5,91s 8.87s 11.83s 0.5 2,95s 4.43s 5,91s Vận tốc khí 0.25 31.85m/s 14.15 m/s 7.96 m/s 0.5 63.69 m/s 28.3 m/s 15,92 m/s Hình 5.1 Bảng kết thực nghiệm Dựa kết thí nghiệm thực nghiệm ta thu sau: 1, Với thông số đường kính khí vào De = 0,1 lưu lượng 0,5m3/s ta thu thời gian hoạt động ngắn 2,95s 2, Với thông số đường kính khí De = 0,1 lưu lượng 0,25m3/s ta thu vận tốc khí thấp 7,96 m/s 3, Với thông số đường kính khí vào De = 0,2 lưu lượng 0,25m3/s ta thu thời gian hoạt động dài 11.83s 4, Với thơng số đường kính khí vào De = 0,1 lưu lượng 0,5m3/s ta thu vận tốc khí cao 63.69 m/s CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN 6.1 Kết luận Qua trình thực đề tài, người nghiên cứu tìm hiểu nghiên cứu, thiết kế thu thành sau đây: - Nghiên cứu phương pháp tách lọc bụi nhựa 51 Luan van - Nghiên cứu phương pháp tách lọc bụi nhựa theo phương pháp ly tâm ( Cyclone) chất hạt nhựa - Nghiên cứu tìm hiểu chi tiết tiêu chuẩn hóa cơng nghiệp nhằm tăng tốc độ thiết kế gia công sản phẩm sau thiết kế - Đưa ý tưởng cho trình lọc bụi nhựa - Thiết kế cụm chi tiết lắp ráp - Thiết kế toàn kết cấu máy tách lọc bụi nhựa 6.2 Hướng phát triển - Quá trình sàng lọc bụi nhựa trình đơn giản để tạo góc tương đối xác đòi hỏi nhiều kĩ thuật tiên tiến cần ứng dụng vào - Với đề tài này, tác giả cố gắng thiết kế máy tách lọc bụi nhựa đơn giản dựa nguyên lý ly tâm đạt số kết cải tiến rõ rệt, song số điểm cần phải cải tiến thêm phận lấy bụi nhựa sau lọc, thay hệ thống đẩy phôi theo phương pháp ống trụ phôi( phận thường dung phận phôi máy CNC) - Để tăng hiệu suất hệ thống ta nên thay đổi gốc nghiêng phễu gốc đường sinh phễu nhỏ so với thực tế - Đây đề tài ứng dụng cho nhiều lĩnh vực khác nhau, chủ yếu phân loại bụi hạt nhựa ngành cơng nghiệp Nhựa thể áp dụng cho việc sàng lọc loại vật liệu nhỏ nhẹ khác 52 Luan van Danh sách hình ảnh: Chương 1:Dẫn Nhập Hình 1.1: Hệ thống hút bụi lắp đặt nhà máy ………………… ….3 - Hình 1.2: Hệ thống hút bụi Cyclone……………………………………………….4 Hình 1.3: Các sản phẩm nhựa gia dụng ……………………………………….… Hình 1.4: Ống nhựa công nghiệp ……………………………………… .7 Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết - Hình 2.1.1: Sản phẩm thực tế …………………………………………………… Hình 2.3.1: Sờ đồ thống kê kích thước hại bụi ………………………………… 11 Hình 2.3.2: Máy lọc bụi ly tâm ( Mơ hình xoắn ốc)………………………… .13 Hình 2.3.3: Mơ hình lọc bụi xoắn ốc…………………………………………… 14 Hình 2.3.4: Máy lọc bụi tĩnh điện…………………………………………… .15 Hình 2.3.5: Máy lọc bụi lọc ướt ………………………………………………….15 Hình 2.3.6: Hệ thống lọc ướt ly tâm………………………………………… .16 Hình 2.4: Máy lọc bụi vải………………………………………………… 17 Hình 2.5: Hình ảnh bụi nhựa đầu vào máy lọc ly tâm …………………… 18 Chương 3: Thiết Kế, Chế Tạo Máy Lọc Bụi Nhựa Nguyên Lý Ly Tâm ( Cyclone) - Hình 3.1: Quy trình thiết kế máy……………………………………………… 20 Hình 3.2: Hình ảnh phác thảo sơ máy…………………………… …….21 Hình 3.3: Hình ảnh sơ máy lọc bụi hình ly tâm……………………… …22 Hình 3.4 Chương 4: Chế Tạo Máy Lọc Bụi Nhựa Theo Nguyên Lý Ly Tâm - Hình 4.1: Thanh sắt V lỗ ……………………………………………….……….45 Hình 4.2: Tơn phẳng…………………………………………………….………46 Hình 4.3: Kéo cắt tơn ………………………………………………………… 47 Hình 4.4: Súng bắn đinh………………………………………………….…… 48 Hình 4.5 : Mơ hình thực ……………………………………………….……49 Hình 4.6 : Mơ hình ống trụ ……………………………………………….…….50 Hình 4.7: Mơ hình chóp trụ…………………………………………………… 51 Hình 4.8: Mơ hình van lấy nhựa……………………… ……………….…… 52 Hình 4.9 : Mơ hình van lấy nhựa ……………………………………….………53 Hình 4.10: Bảng thơng số tính tốn …………………………………………….54 53 Luan van Chương : Thực Nghiệm Quá Trình Tách Lọc: - Hình 5.1: Bảng kết thực nghiệm………………………………… ………58 54 Luan van Luan van ...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH XỬ LÝ BỤI TÁCH TỪ HẠT NHỰA MÃ SỐ ĐỀ TÀI:... van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH XỬ LÝ BỤI TÁCH TỪ HẠT NHỰA MÃ SỐ ĐỀ TÀI:... Lựa chọn vật liệu 47 4.2 Chế tạo chân đế 50 4.3 Chế tạo ống trụ 51 4.4 Chế tạo chóp cụt 52 4.5 Chế tạo ống dẫn đầu vào 53 4.6 Chế tạo ống dẫn đầu 53 4.7 Chế tạo van lấy nhựa 53 4.8 Tính tốn thơng