BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP TRẦN THỊ HỒNG LIÊN NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ LÀM VIỆC CỦA MÁY ÉP VIÊN PHÂN VI SINH THEO NGUYÊN LÝ CON LĂN KHUÔN PHẲNG[.]
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP TRẦN THỊ HỒNG LIÊN NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ LÀM VIỆC CỦA MÁY ÉP VIÊN PHÂN VI SINH THEO NGUYÊN LÝ CON LĂN KHUÔN PHẲNG LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Đồng Nai, 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP TRẦN THỊ HỒNG LIÊN NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ LÀM VIỆC CỦA MÁY ÉP VIÊN PHÂN VI SINH THEO NGUYÊN LÝ CON LĂN KHUÔN PHẲNG CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ MÃ SỐ: 60.52.01.03 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN: PGS.TS LÊ ANH ĐỨC Đồng Nai, 2016 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi, số liệu, kết luận văn trung thực chưa công bố công trình nghiên cứu khác Nếu nội dung nghiên cứu tơi trùng lặp với cơng trình nghiên cứu cơng bố, tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm tuân thủ kết luận đánh giá luận văn Hội đồng khoa học Đồng Nai, ngày 15 tháng năm 2016 Người cam đoan (Tác giả ký ghi rõ họ tên) Trần Thị Hồng Liên ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn cho phép tơi bày tỏ lịng biết ơn chân thành sâu sắc tới Thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Lê Anh Đức – Phó trưởng phịng đào tạo sau đại học trường Đại Học Nơng Lâm T.P Hồ Chí Minh, dành nhiều thời gian tận tình bảo giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho suốt trình làm luận văn Trân trọng cảm ơn BGH nhà trường, phòng sau Đại học, quý thầy, cô giáo trường Đại Học Lâm Nghiệp giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành nhiệm vụ học tập nghiên cứu Trân trọng cảm ơn BGH trường, phòng đào tạo sau Đại học, xưởng mơn Cơ khí trường Đại Học Nơng Lâm T.P Hồ Chí Minh tạo điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp Trân trọng cảm ơn Ban giám đốc công ty TNHH Bách Tùng, Long Khánh, Đồng Nai Trân trọng cảm ơn Nhà khoa học, bạn đồng nghiệp đóng góp nhiều ý kiến q báu suốt q trình làm hoàn chỉnh luận văn Xin chân thành cảm ơn! iii MỤC LỤC ĐỀ MỤC TRANG Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt viii Danh mục bảng x Danh mục hình vẽ, đồ thị xi Mở đầu Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan phân vi sinh công nghệ sản xuất phân vi sinh 1.1.1 Tổng quan phân vi sinh 1.1.1.1 Khái niệm phân vi sinh 1.1.1.2 Ưu, nhược điểm phân vi sinh 1.1.2 Công nghệ sản xuất phân vi sinh dạng viên 1.1.2.1 Quá trình sản xuất phân vi sinh 1.1.2.2 Sơ đồ quy trình cơng nghệ sản xuất phân vi sinh 1.1.2.3 Các dạng viên nén 1.1.2.4 Thực trạng ép phân vi sinh 11 iv 1.2.Các cơng trình máy ép viên 12 1.2.1 Máy ép khuôn phẳng 12 1.2.2 Máy ép khuôn vành 13 1.2.3 Máy ép viên sử dụng trục vít 14 1.2.4 Máy ép viên trục ngang khn vòng lăn 15 1.2.5 Máy ép viên trục đứng khuôn phẳng lăn 17 1.3 Ý kiến thảo luận 18 Chương 20 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 20 2.2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 20 2.2.1 Đối tượng nghiên cứu 20 2.2.2 Phạm vi nghiên cứu 20 2.2.3 Dữ liệu nghiên cứu 20 2.3 Nội dung nghiên cứu 21 2.3.1 Nghiên cứu lý thuyết 21 2.3.2 Nghiên cứu thực nghiệm 21 2.4 Phương pháp nghiên cứu 2.4.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 21 21 2.4.1.1 Phương pháp kế thừa 21 2.4.1.2 Phương pháp tiếp cận 22 2.4.1.3 Phương pháp giải tích tốn học 22 22 v 2.4.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 22 2.4.2.1 Vật liệu thiết bị dụng cụ đo dùng thực nghiệm 25 2.4.2.2 Phương pháp đo đạc thực nghiệm 26 2.4.2.3 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm 27 2.4.2.4 Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm 29 2.4.2.5 Phương pháp tối ưu hóa, giải tốn tối ưu hóa 30 2.4.3 Phương pháp đo độ bền viên Chương 33 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI 3.1 Cơ sở lý thuyết trình ép viên 33 3.1.1 Khái niệm 33 3.1.2 Ưu, nhược điểm viên ép 35 3.1.3 Một số đặc điểm yêu cầu kỹ thuật viên 3.2 Quá trình tạo phơi kết dính phương pháp tạo viên 36 37 3.2.1 Cơ sở trình tạo phơi kết dính 37 3.2.2 Các q trình keo xảy gia nhiệt ẩm 38 3.2.3 Các phương pháp tạo viên 39 3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng viên 39 3.3.1 Số vòng quay khuôn – Tốc độ khuôn 39 3.3.2 Đường kính, chiều dày lỗ khn 39 3.3.3 Khe hở trục lăn khn, góc khn lăn 40 vi Chương 41 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 4.1 Kết tính tốn thiết kế 41 4.1.1 Các số liệu thiết kế ban đầu 41 4.1.2 Mơ hình nguyên lý máy ép viên lăn khuôn phẳng 41 4.1.3 Tính tốn thiết kế 42 4.2 Kết chế tạo 49 4.3 Kết thực nghiệm 50 4.3.1 Khảo nghiệm sơ đánh giá khả làm việc máy 50 4.3.2 Nghiên cứu thực nghiệm 52 4.3.2.1 Xác định tiêu nghiên cứu đầu tốn hộp 53 4.3.2.2 Giới hạn thơng số nghiên cứu thực nghiệm 56 59 4.3.2.3 Phát biểu toán hộp đen 4.3.3 Thực nghiệm đơn yếu tố 60 4.3.4 Quy hoạch thực nghiệm 63 4.3.4.1 Xác định tâm bước biến thiên yếu tố 63 4.3.4.2 Xây dựng ma trận thực nghiệm 65 66 4.3.5 Kết quy hoạch thực nghiệm xử lý số liệu 4.3.5.1 Nghiên cứu chất lượng viên phân 4.3.5.2 Nghiên cứu mức tiêu thụ điện riêng cho trình ép 67 72 viên 4.3.6 Xác định thông số làm việc máy ép viên phân 4.3.6.1 Bài toán tối ưu đa mục tiêu 77 78 vii 4.3.6.2 Kết qủa giải toán tối ưu 4.4 Ý kiến thảo luận 78 80 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 81 Kết luận 81 Kiến nghị 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 82 PHỤ LỤC 85 Phụ lục 1: Một số hình ảnh thực đề tài 85 Phụ lục 2: Kết thực nghiệm xử lý số liệu 88 2.1 Kết xây dựng kế hoạch thực nghiệm 88 2.2 Kết xử lý số liệu hàm Cb 89 2.3 Kết xử lý số liệu hàm Se 90 Phụ lục 3: Kết giải toán tối ưu 92 3.1 Kết giải tốn tối ưu hóa mục tiêu cho hàm Cb 92 3.2 Kết giải tốn tối ưu hóa mục tiêu cho hàm Se 93 3.3 Kết giải toán tối ưu hóa đa mục tiêu 96 viii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Tên Đơn vị Se Chi phí điện riêng kWh/tấn A Điện tiêu thụ kWh t Thời gian ép khuôn giây m Khối lượng phân ép Cb Độ bền viên % g1 Khối lượng viên phân đưa vào máy đo độ bền viên kg g2 Khối lượng viên phân sau đo đo độ bền viên kg β1 Độ nén ép kg/ m3 ρ0 Khối lượng riêng hỗn hợp trước ép kg/ m3 ρ1 Khối lượng riêng hạt kg/ m3 ε Độ nén ép tương đối h0 Chiều dày khn mm d0 Đường kính lỗ khn mm f Hệ số ma sát vật liệu với thành khn μ Hệ số Poisson Sk Diện tích bề mặt làm việc khuôn V Tốc độ cắt n Số vịng quay khn ép q Lượng cấp liệu kt Hệ số đục lỗ khuôn c Hệ số giãn nở khối ép ρ Khối lượng riêng m2 m/ph vòng/phút kg/h kg/ m3 ix D Đường kính khn mm b Bề rộng làm việc khuôn mm k Hệ số áp suất P Áp suất nén N Pđ Lực đẩy N Pc Áp suất dư cạnh bên N Q Năng suất k1 Hệ số cản trở gián đoạn vật liệu z Số lăn ω Vận tốc góc β Góc kẹp vật liệu khn lăn Độ N Công suất máy ép kW Fms Lực ma sát bề mặt khuôn lăn Ntt Công suất dẫn động η Hiệu suất truyền MSLf Phương sai khơng tương thích MSEp Phương sai mẫu hay phương sai lặp Fb Giá trị tra bảng tiêu chuẩn Fisher Ft Độ tương thích R Hệ số tương quan kg/h rad/s N kW x DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Tên bảng Trang 4.1 Kết khảo nghiệm sơ 53 4.2 Kết khảo nghiệm xác định Cb Se thay đổi n 62 4.3 Kết khảo nghiệm xác định Cb Se thay đổi h 63 4.4 Kết khảo nghiệm xác định Cb Se thay đổi q 63 4.5 Các mức khoảng biến thiên yếu tố đầu vào 66 4.6 Kết quy hoạch thực nghiệm với tổng số 20 thí nghiệm 68 xi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Tên hình Một số sản phẩm phân vi sinh thị trường Trang 1.2 Sơ đồ quy trình sản xuất phân vi sinh 1.3 Than bùn để sản xuất phân vi sinh 1.4 Ủ than bùn với phế thải chăn nuôi 1.5 Máy nghiền phân vi sinh 1.6 Máy trộn phân vi sinh 1.7 Máy vo viên phân vi sinh 1.8 Máy sấy phân vi sinh 1.9 1.10 Thiết bị đóng gói Các loại viên nén sản xuất từ nguyên liệu khác 10 1.11 Các loại hình dạng viên nén 10 1.12 Máy ép khn phẳng 13 1.13 Máy ép khuôn vành 14 1.14 Máy ép viên trục vít 15 1.15 Máy ép viên trục ngang khn vịng lăn 16 1.16 Máy ép viên trục đứng khuôn phẳng 18 2.1 Thước kẹp 22 2.2 Thước 23 2.3 Đồng hồ đo số vòng quay DT2234C 23 2.4 Đồng hồ bấm giây 23 2.5 Thiết bị đo nhiệt độ 24 2.6 Ampe kìm 24 2.7 Biến tần 25 2.8 Cân đĩa Nhơn Hòa loại 60kg 25 xii 2.9 Cân điện tử 25 2.10 Mơ hình toán “hộp đen” 26 2.11 Bề mặt đáp ứng đường đồng mức 30 2.12 Thiết bị đo độ bền viên phân 31 3.1 Ảnh hưởng tốc độ khuôn đến suất, chất lượng viên 39 3.2 Hình dạng kích thước lỗ khn 40 3.3 Ảnh hưởng khe hở khuôn lăn đến chất lượng viên 40 4.1 Mơ hình máy ép viên lăn khuôn phẳng 41 4.2 Bản vẽ lắp máy ép viên phân 50 4.3 Máy ép viên phân lăn khuôn phẳng 51 4.4 Máy ép viên phân suất tấn/h 52 4.5 Biến tần điều chỉnh số vòng quay khuôn ép 59 4.6 Cơ cấu điều chỉnh khe hỡ lăn khuôn ép 60 4.7 Bài tốn “hộp đen” mơ tả q trình nghiên cứu 61 4.8 Qúa trình thực nghiệm cơng ty 67 4.9 So sánh giá trị thực nghiệm giá trị dự đoán hàm Cb 70 4.10 Quan hệ Cb – n – h dạng bề mặt đáp ứng dạng đường đồng mức 70 4.11 Quan hệ Cb – n – q dạng bề mặt đáp ứng dạng đường đồng mức 71 4.12 Quan hệ Cb – h – q dạng bề mặt đáp ứng dạng đường đồng mức 72 4.13 Mức độ ảnh hưởng yếu tố n,h q đến hàm Cb 72 4.14 So sánh giá trị thực nghiệm giá trị dự đoán hàm Se 74 4.15 Quan hệ Se – n – h dạng bề mặt đáp ứng dạng đường đồng mức 75 4.16 Quan hệ Se – n – q dạng bề mặt đáp ứng dạng đường đồng mức 76 xiii 4.17 Quan hệ Se – h – q dạng bề mặt đáp ứng dạng đường đồng mức 77 4.18 Mức độ ảnh hưởng yếu tố n,q h đến hàm Se 78 xiv MỞ ĐẦU * Lý chọn đề tài Phân bón cung cấp bổ sung cho đất chất dinh dưỡng để thúc đẩy phát triển, nâng cao suất chất lượng Phân bón thường dùng rải trực tiếp đất hay phun (dinh dưỡng qua lá) Phân bón chia thành loại: phân bón hữu phân bón vơ Phân vi sinh bao gồm loại phân có nguồn gốc sản phẩm hữu loại phân chuồng, thân trồng, phụ phế phẩm sản xuất thực phẩm Thành phần phân vi sinh phong phú chứa hầu hết nguyên tố dinh dưỡng cần thiết cho trồng Đây nguồn ngun liệu phong phú, khơng cạn, có mặt khắp nơi, không xử lý hết gây ô nhiễm môi trường Phân vi sinh cung cấp chất dinh dưỡng cần thiết cho cây, không làm hại cho sức khỏe người làm đất trồng tơi xốp, giúp phát triển tốt Tuy nhiên bón cho trồng dạng bột phân tan nhanh, bón ruộng lúa nước phân hịa tan nhanh vào nước, khơng kịp hấp thụ hết chất dinh dưỡng mà ta cung cấp, bón cánh đồng khơ tưới nước hay trời mưa lượng phân bón theo dòng nước tập trung vào nơi đất trũng, vùng đất thấp Chất dinh dưỡng phân tan nhanh không phù hợp với nhu cầu sinh trưởng trồng Vì vậy, phân bón cần tạo viên Có hai phương pháp tạo viên phân vi sinh chủ yếu phương pháp vo viên phương pháp ép viên Viên phân sản xuất phương pháp vo viên cho độ bền viên so với viên phân sản xuất phương pháp ép viên, thời gian viên phân tan nước hay mơi trường có độ ẩm thấp Nhưng phương pháp vo viên lại có ưu điểm so với phương pháp ép viên cấu tạo thiết bị tạo viên đơn giản, suất cao, chi phí lượng riêng thấp Mặt khác phân vi sinh đối tượng gia cơng có tính dính, vón cục hệ số ma sát lớn Đây đặc tính ảnh hưởng lớn đến khả làm việc tất máy tạo viên, kể máy ép viên hay máy vo viên Có nhiều ngun lý ép viên như: ép píttơng, ép vít, ép trục cán, ép kiểu dập, ép rulo, ép băng tải, ép kiểu trục có khn ép vịng, ép kiểu trục có khn ép phẳng Tuy nhiên, nguyên lý ép viên số tồn Để khắc phục tồn nguyên lý ép viên chấp thuận Ban Giám hiệu, phòng Sau đại học trường Đại học Lâm nghiệp, hướng dẫn thầy PGS TS Lê Anh Đức trường Đại Học Nông Lâm T.P Hồ Chí Minh, tơi tiến hành thực đề tài: “ Nghiên cứu xác định số thông số làm việc máy ép viên phân vi sinh theo nguyên lý lăn khuôn phẳng” * Mục đích nghiên cứu + Nghiên cứu xác định ảnh hưởng số thông số làm việc máy ép viên phân vi sinh suất tấn/h theo nguyên lý lăn khuôn phẳng đến tiêu kỹ thuật máy chất lượng sản phẩm + Xác định chế độ làm việc tối ưu máy ép viên phân vi sinh * Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Máy ép viên phân vi sinh theo nguyên lý lăn khuôn phẳng 3 - Phạm vi nghiên cứu: Một số thông số làm việc máy ép viên phân vi sinh theo nguyên lý lăn khuôn phẳng * Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết + Phương pháp kế thừa + Phương pháp tiếp cận + Phương pháp giải tích tốn học - Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm + Phương pháp đo đạc thực nghiệm + Phương pháp quy hoạch thực nghiệm + Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm + Phương pháp tối ưu hóa + Phương pháp giải tốn tối ưu hóa - Phương pháp đo độ bền viên * Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài: - Xác định ảnh hưởng chế độ làm việc đến tiêu kinh tế kỹ thuật chất lượng sản phẩm viên phân sau ép - Xác định thơng số làm việc tối ưu máy - Góp phần nâng cao hiệu sản xuất chất lượng sản phẩm 4 Chương I: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan phân vi sinh công nghệ sản xuất phân vi sinh dạng viên 1.1.1 Tổng quan phân vi sinh 1.1.1.1 Khái niệm phân bón vi sinh: - Phân bón thức ăn người bổ sung cho trồng Trong phân bón chứa nhiều chất dinh dưỡng cho như: đạm (N), lân (P), kali (K) nguyên tố vi lượng - Phân bón vi sinh sản phẩm chứa vi sinh vật sống tồn dạng tế bào sinh dưỡng hay bào tử, vi sinh vật qua tuyển chọn có mật độ phù hợp thích nghi với mơi trường sống Phân vi sinh khơng gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe người, động thực vật, môi trường sinh thái chất lượng nông sản Hình 1.1: Một số sản phẩm phân vi sinh thị trường 1.1.1.2 Ưu, nhược điểm phân vi sinh * Ưu điểm: - Tăng suất trồng lên nhiều ... “ Nghiên cứu xác định số thông số làm vi? ??c máy ép vi? ?n phân vi sinh theo nguyên lý lăn khn phẳng? ?? * Mục đích nghiên cứu + Nghiên cứu xác định ảnh hưởng số thông số làm vi? ??c máy ép vi? ?n phân vi. .. tượng nghiên cứu: Máy ép vi? ?n phân vi sinh theo nguyên lý lăn khuôn phẳng 3 - Phạm vi nghiên cứu: Một số thông số làm vi? ??c máy ép vi? ?n phân vi sinh theo nguyên lý lăn khuôn phẳng * Phương pháp nghiên. .. HỒNG LIÊN NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ LÀM VI? ??C CỦA MÁY ÉP VI? ?N PHÂN VI SINH THEO NGUYÊN LÝ CON LĂN KHN PHẲNG CHUN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ MÃ SỐ: 60.52.01.03 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI