(Luận văn) 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 lu an n va p ie gh tn to NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ LÀM VIỆC CỦA MÁY ÉP VIÊN PHÂN VI SINH THEO NGUYÊN LÝ CON LĂN KHUÔN PHẲNG d oa nl w nf va an lu lm ul z at nh oi LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT z m co l gm @ an Lu Đồng Nai, 2016 n va ac th si BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP TRẦN THỊ HỒNG LIÊN lu an NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ va n LÀM VIỆC CỦA MÁY ÉP VIÊN PHÂN VI SINH p ie gh tn to THEO NGUYÊN LÝ CON LĂN KHUÔN PHẲNG nl w CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ d oa MÃ SỐ: 60.52.01.03 nf va an lu z at nh oi lm ul LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN: z m co l gm @ PGS.TS LÊ ANH ĐỨC an Lu Đồng Nai, 2016 n va ac th si i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tôi, số liệu, kết luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu khác Nếu nội dung nghiên cứu trùng lặp với cơng trình nghiên cứu cơng bố, tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm tn thủ kết luận đánh giá luận văn Hội đồng khoa học lu Đồng Nai, ngày 15 tháng năm 2016 an n va Người cam đoan ie gh tn to (Tác giả ký ghi rõ họ tên) p Trần Thị Hồng Liên d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si 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 Nông Lâm T.P Hồ Chí Minh, dành nhiều thời gian tận tình bảo giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình làm luận văn Trân trọng cảm ơn BGH nhà trường, phòng sau Đại học, quý thầy, cô lu an giáo trường Đại Học Lâm Nghiệp giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tơi n va hồn thành nhiệm vụ học tập nghiên cứu to tn Trân trọng cảm ơn BGH trường, phòng đào tạo sau Đại học, xưởng ie gh mơn Cơ khí trường Đại Học Nơng Lâm T.P Hồ Chí Minh tạo điều p kiện thuận lợi cho tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp oa nl w Trân trọng cảm ơn Ban giám đốc công ty TNHH Bách Tùng, Long Khánh, Đồng Nai d lu va an Trân trọng cảm ơn Nhà khoa học, bạn đồng nghiệp đóng góp nhiều ý kiến quý báu suốt q trình làm hồn chỉnh luận văn u nf ll Xin chân thành cảm ơn! oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si 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 lu an x Danh mục hình vẽ, đồ thị xi Mở đầu n va Danh mục bảng tn to gh Chương p ie TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU nl w 1.1 Tổng quan phân vi sinh công nghệ sản xuất phân vi sinh d oa 1.1.1 Tổng quan phân vi sinh lu an 1.1.1.1 Khái niệm phân vi sinh va 4 ll u nf 1.1.1.2 Ưu, nhược điểm phân vi sinh m 1.1.2 Công nghệ sản xuất phân vi sinh dạng viên oi z at nh 1.1.2.2 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất phân vi sinh z 1.1.2.1 Quá trình sản xuất phân vi sinh l 11 m co 1.1.2.4 Thực trạng ép phân vi sinh gm @ 1.1.2.3 Các dạng viên nén an Lu n va ac th si 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 vịng lăn 15 1.2.5 Máy ép viên trục đứng khuôn phẳng lăn 17 1.3 Ý kiến thảo luận 18 lu an Chương 20 n va MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU tn to 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 20 ie gh 2.2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu p 20 20 oa nl w 2.2.1 Đối tượng nghiên cứu 20 2.2.2 Phạm vi nghiên cứu d lu 20 va an 2.2.3 Dữ liệu nghiên cứu 2.3 Nội dung nghiên cứu ll u nf 21 21 2.3.2 Nghiên cứu thực nghiệm 21 oi m 2.3.1 Nghiên cứu lý thuyết z at nh 2.4 Phương pháp nghiên cứu 21 z 22 m co 2.4.1.3 Phương pháp giải tích tốn học 21 l 2.4.1.2 Phương pháp tiếp cận gm 2.4.1.1 Phương pháp kế thừa 21 @ 2.4.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết an Lu 22 22 n va ac th si 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 33 lu Chương an n va CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI 33 3.1.1 Khái niệm 33 ie 35 gh tn to 3.1 Cơ sở lý thuyết trình ép viên p 3.1.2 Ưu, nhược điểm viên ép 36 oa nl w 3.1.3 Một số đặc điểm yêu cầu kỹ thuật viên 3.2 Q trình tạo phơi kết dính phương pháp tạo viên d 37 lu an 3.2.1 Cơ sở q trình tạo phơi kết dính 37 va u nf 3.2.2 Các q trình keo xảy gia nhiệt ẩm 38 ll 3.2.3 Các phương pháp tạo viên oi m 39 z at nh 3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng viên 39 3.3.1 Số vịng quay khn – Tốc độ khuôn z 39 @ 39 l gm 3.3.2 Đường kính, chiều dày lỗ khn 3.3.3 Khe hở trục lăn khn, góc khn lăn m co 40 an Lu n va ac th si vi 41 Chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 4.1 Kết tính tốn thiết kế 41 lu 4.1.1 Các số liệu thiết kế ban đầu 41 4.1.2 Mơ hình ngun lý máy ép viên lăn khn phẳng 41 4.1.3 Tính tốn thiết kế 42 an n va 4.2 Kết chế tạo 49 4.3 Kết thực nghiệm 50 50 gh tn to 4.3.1 Khảo nghiệm sơ đánh giá khả làm việc máy 4.3.2 Nghiên cứu thực nghiệm p ie 52 4.3.2.1 Xác định tiêu nghiên cứu đầu toán hộp w 53 4.3.2.2 Giới hạn thông số nghiên cứu thực nghiệm oa nl 56 59 d 4.3.2.3 Phát biểu toán hộp đen 60 4.3.4 Quy hoạch thực nghiệm 63 va an lu 4.3.3 Thực nghiệm đơn yếu tố u nf 63 4.3.4.1 Xác định tâm bước biến thiên yếu tố ll m 4.3.4.2 Xây dựng ma trận thực nghiệm oi 65 66 z at nh 4.3.5 Kết quy hoạch thực nghiệm xử lý số liệu 4.3.5.1 Nghiên cứu chất lượng viên phân z 67 @ 4.3.5.2 Nghiên cứu mức tiêu thụ điện riêng cho trình ép l gm viên 72 4.3.6 Xác định thông số làm việc máy ép viên phân m co 77 78 an Lu 4.3.6.1 Bài toán tối ưu đa mục tiêu n va ac th si vii 4.3.6.2 Kết qủa giải toán tối ưu 78 4.4 Ý kiến thảo luận 80 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 81 Kết luận 81 Kiến nghị 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 82 PHỤ LỤC 85 lu an 85 Phụ lục 2: Kết thực nghiệm xử lý số liệu 88 n va Phụ lục 1: Một số hình ảnh thực đề tài Kết xây dựng kế hoạch thực nghiệm 88 2.2 Kết xử lý số liệu hàm Cb 89 Kết xử lý số liệu hàm Se 90 w 92 p ie gh tn to 2.1 2.3 oa nl Phụ lục 3: Kết giải toán tối ưu d 3.1 Kết giải toán tối ưu hóa mục tiêu cho hàm Cb an lu 92 3.2 Kết giải toán tối ưu hóa mục tiêu cho hàm Se va 93 u nf 96 3.3 Kết giải toán tối ưu hóa đa mục tiêu ll oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si viii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Tên Đơn vị an n va 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 Khối lượng riêng hạt kg/ m3 ie gh tn to Chi phí điện riêng p lu Se Độ nén ép tương đối oa nl ε w ρ1 kWh/tấn Chiều dày khn mm d0 Đường kính lỗ khn 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 d h0 lu ll u nf va an mm m oi m2 z at nh m/ph z vòng/phút @ m co l gm kg/h an Lu kg/ m3 n va ac th si 75 19 Dittmar, Heinrich; Drach, Manfred; Vosskamp, Ralf; Trenkel, Martin E.; Gutser, Reinhold; Steffens, Günter (2009) "Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry" 20 H.A Mills, J.B Jones Jr (1996) Plant Analysis Handbook II: A practical Sampling, Preparation, Analysis, and Interpretation Guide 21 Loganathan, P.; Hedley, M.J.; Grace, N.D (2008) "Pasture soils contaminated with fertilizer-derived cadmium and fluorine: livestock lu effects." an n va 22 McLaughlin, M J.; Tiller, K G.; Naidu, R.; Stevens, D P "Review: the behaviour and environmental impact of contaminants in fertilizers" p ie gh tn to (1996) 23 Sharpley, A N.; Menzel, R G (1987) "The impact of soil and oa nl w fertilizer phosphorus on the environment" d 24 Stewart, W.M.; Dibb, D.W.; Johnston, A.E.; Smyth, T.J (2005) ll u nf va Production" an lu "The Contribution of Commercial Fertilizer Nutrients to Food oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si 76 PHỤ LỤC MỘT SỐ HÌNH ẢNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI lu an n va Hình Con lăn p ie gh tn to Hình Khn ép d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu Hình 3: Dây chuyền ép phân vi sinh n va ac th si 77 lu an va n Hình 4: Phân vi sinh dạng bột p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu Hình 5: Bộ phận điều chỉnh lượng cấp liệu Hình 6: Máy ép phân vi sinh n va ac th si 78 lu an n va p ie gh tn to d oa nl w Hình 7: Thực nghiệm ép phân vi sinh ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ Hình 8: Viên phân vi sinh an Lu n va ac th si 79 PHỤ LỤC KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU 2.1 Kết xây dựng kế hoạch thực nghiệm Cursor at Row: Data Editor Maximum Rows: 20 Column: File: STATC Number of Cols: lu Run n h q Cb Se an | -| n va 5.00000000 1000.000000 | | 150.0000000 1.63641434 1000.000000 | | 150.0000000 5.00000000 831.820717 | | 180.0000000 7.00000000 1100.000000 | | 180.0000000 7.00000000 900.000000 | | 120.0000000 7.00000000 900.000000 | | 150.0000000 5.00000000 1000.000000 | | 180.0000000 3.00000000 900.000000 | | 180.0000000 3.00000000 1100.000000 | 3.00000000 900.000000 | p ie gh tn to | 200.4537849 d oa nl w 5.00000000 1000.000000 | 12 | 150.0000000 8.36358566 1000.000000 | 13 | 150.0000000 5.00000000 1000.000000 | 14 | 120.0000000 7.00000000 15 | 150.0000000 5.00000000 16 | 150.0000000 ll u nf va 11 | 150.0000000 an lu 10 | 120.0000000 m | 1168.179283 | 5.00000000 1000.000000 | 17 | 99.5462151 5.00000000 1000.000000 | 18 | 150.0000000 5.00000000 1000.000000 19 | 120.0000000 3.00000000 1100.000000 20 | 150.0000000 5.00000000 1000.000000 oi 1100.000000 z at nh z @ | gm | l | 20 20 20 20 Typ/Wth N/13 N/13 N/13 N/13 20 N/13 an Lu Length m co | -| n va ac th si 80 2.2 Kết xử lý số liệu hàm Cb lu ANOVA for Cb - factor study -Effect Sum of Squares DF Mean Sq F-Ratio P-value -A:n 22.084374 22.084374 454.50 0000 B:h 1.050509 1.050509 21.62 0056 C:q 37.214202 37.214202 765.88 0000 AB 13.992050 13.992050 287.96 0000 AC 4.590450 4.590450 94.47 0002 BC 6.020450 6.020450 123.90 0001 AA 5.827235 5.827235 119.93 0001 BB 86.726443 86.726443 1784.86 0000 CC 18.893685 18.893685 388.84 0000 Lack-of-fit 1.041994 208399 4.29 0680 Pure error 242950 048590 -Total (corr.) 186.208280 19 R-squared = 0.993099 R-squared (adj for d.f.) = 0.986889 an n va tn to p ie gh Estimated effects for Cb - factor study -average = 91.8152 0.0899026 A:n = -2.5433 0.119297 B:h = 0.554695 0.119297 C:q = -3.30148 0.119297 AB = 2.645 0.155869 AC = 1.515 0.155869 BC = 1.735 0.155869 AA = -1.27177 0.116132 BB = -4.9063 0.116132 CC = -2.29001 0.116132 -Standard error estimated from pure error with d.f (t = 2.57141) d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z Regression coeffs for Cb - factor study -constant = 44.3515 = -0.193134 A:n = -1.3722 B:h = 0.152931 C:q = 0.0220417 AB = 2.525E-4 AC BC = 4.3375E-3 AA = -7.06541E-4 BB = -0.613288 CC = -1.145E-4 m co l gm @ an Lu n va ac th si 81 2.3 Kết xử lý số liệu hàm Se lu an n va tn to ANOVA for Se - factor study -Effect Sum of Squares DF Mean Sq F-Ratio P-value -A:n 1.846383 1.846383 21.72 0055 B:h 19.994683 19.994683 235.22 0000 C:q 4.021207 4.021207 47.31 0010 AB 2.109458 2.109458 24.82 0042 AC 1.389444 1.389444 16.35 0099 BC 018818 018818 22 6626 AA 817948 817948 9.62 0268 BB 1.358288 1.358288 15.98 0104 CC 10.873426 10.873426 127.92 0001 Lack-of-fit 1.099164 219833 2.59 1602 Pure error 425017 085003 -Total (corr.) 42.7427738 19 R-squared = 0.964341 R-squared (adj for d.f.) = 0.932247 p ie gh ANOVA for Se - factor study -Effect Sum of Squares DF Mean Sq F-Ratio P-value -A:n 1.846383 1.846383 21.72 0055 B:h 19.994683 19.994683 235.22 0000 C:q 4.021207 4.021207 47.31 0010 AB 2.109458 2.109458 24.82 0042 AC 1.389444 1.389444 16.35 0099 AA 817948 817948 9.62 0268 BB 1.358288 1.358288 15.98 0104 CC 10.873426 10.873426 127.92 0001 Lack-of-fit 1.117982 186330 2.19 2034 Pure error 425017 085003 -Total (corr.) 42.7427738 19 R-squared = 0.9639 R-squared (adj for d.f.) = 0.937646 d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z Estimated effects for Se - factor study -average = 9.46865 0.11891 A:n = 0.735386 0.157788 B:h = -2.41998 0.157788 C:q = -1.08526 0.157788 AB = 1.027 0.206159 AC = -0.8335 0.206159 AA = 0.476476 0.153602 BB = 0.614009 0.153602 CC = 1.73725 0.153602 m co l gm @ an Lu n va ac th si 82 Standard error estimated from pure error with d.f (t = 2.57141) Regression coeffs for Se - factor study -constant = 96.3998 A:n = 0.0289687 B:h = -2.65626 C:q = -0.158314 AB = 8.55833E-3 AC = -1.38917E-4 AA = 2.64709E-4 BB = 0.0767511 = 8.68624E-5 CC lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si 83 PHỤ LỤC KẾT QUẢ GIẢI BÀI TOÁN TỐI ƯU 3.1 Kết giải toán tối ưu hoá mục tiêu cho hàm Cb Microsoft Excel 11.0 Answer Report Worksheet: [Toi uu - may ep vien phan.xls]Sheet1 Target Cell (Max) lu an Cell Name $E$4 Cb Original Value Final Value 95.0248173 95.0248173 n va ie gh tn to Adjustable Cells p Cell Original Value Name 100.0 100.0 3.675.64 3.675.64 847.6 847.6 Constraints u nf va an lu $C$4 q d oa h nl $B$4 n w $A$4 Final Value Name Cell Value Formula Status $B$4 h 3.675.64 $B$4>=1.6 $A$4 n 100.0 $A$4