(Đồ án hcmute) thiết kế chế tạo lò sấy chân không cho vật liệu hydrogels

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY THIẾT KẾ CHẾ TẠO LỊ SẤY CHÂN KHƠNG CHO VẬT LIỆU HYDROGELS GVHD: ThS NGUYỄN THANH TÂN SVTH: TRẦN THÀNH ĐẠT NGUYỄN ĐỊNH HỒNG LONG ĐỒN QUANG DUY SKL009789 Tp.Hồ Chí Minh, tháng 2/2023 ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CHẾ TẠO LÒ SẤY CHÂN KHÔNG CHO VẬT LIỆU HYDROGELS SVTH: MSSV: TRẦN THÀNH ĐẠT 18143079 NGUYỄN ĐÌNH HOÀNG LONG 18143113 ĐOÀN QUANG DUY 18143071 NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY GVHD: ThS NGUYỄN THANH TÂN Thành Phố Hồ Chí Minh, Tháng Năm 2023 ` TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự – Hạnh phúc KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: ThS NGUYỄN THANH TÂN Sinh viên thực hiện: TRẦN THÀNH ĐẠT MSSV: 18143079 ĐThoại: 0784975290 ĐOÀN QUANG DUY MSSV: 18143071 ĐThoại: 0966947905 NGUYỄN ĐÌNH HỒNG LONG MSSV: 18143113 ĐThoại: 0964152758 Tên đề tài: Thiết kế chế tạo lị sấy chân khơng cho vật liệu hydrgels Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Tính chất vật liệu hydrogels - Tài liệu kỹ thuật sấy; - Giáo trình điện cơng nghiệp; Nội dung đồ án: - Nghiên cứu quy trình sấy, phương pháp cách nhiệt, phương pháp điều khiển nhiệt độ; - Thiết kế khí hệ thống điện cho lị sấy; - Chế tạo phần khí mạch điều khiển lị sấy; - Lắp đặt hệ thống hút chân khơng hệ thống giam sát nhiệt độ lò sấy; Các sản phẩm dự kiến - Lò sấy chân không cho vật liệu hdrogels; - Bản vẽ chi tiết khí mạch điện; - Báo cáo đồ án tốt nghiệp; Ngày giao đồ án: 5/9/2022 Ngày nộp đồ án: Ngơn ngữ trình bày: Bản báo cáo: Tiếng Anh  Tiếng Việt  Trình bày bảo vệ: Tiếng Anh  Tiếng Việt  TRƯỞNG KHOA TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Để có thể đạt được kết tốt đề tài “Thiết kế chế tạo lò sấy chân không cho vật liệu hydrogels” nhóm không chỉ tự nỗ lực mà bên cạnh đó nhiều trợ giúp từ bạn bè, giảng viên trường đặc biệt thầy Trần Văn Trọn đã tận tình giúp đỡ chúng em nhiều Nhóm cũng cảm ơn thầy Nguyễn Thanh Tân đã hướng dẫn tin tưởng giao đề tài cho chúng em thực Nhóm tác giả xin gửi lời tri ân đến ban giám hiệu, phòng ban, khoa, đặc biệt thầy khoa Cơ khí Chế tạo máy, Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh đã giúp nhóm có kiến thức sâu rộng vững chắc, tạo điều kiện thuận lợi để nhóm thực tốt đồ án tốt nghiệp Đặc biệt phải kể đến thầy hướng dẫn, khơng có từ ngữ hay câu văn để bộc lộ hết lịng biết ơn sâu sắc kính trọng nhóm tác giả đến ThS Nguyễn Thanh Tân TS Trần Văn Trọn Người đã truyền cho nhóm cảm hứng giúp cho nhóm nhận sức mạnh vẻ đẹp tri thức Người cũng chứng minh được mà kỹ sư hay nhà khoa học chân cần phải làm để đạt được kết đó nỗ lực mệt mỏi, tinh thần không bao giờ biết bỏ Trong trình thực đồ án tốt nghiệp đã cố gắng hoàn thiện đồ án thơng qua việc tìm hiểu tài liệu tham khảo trao đổi lắng nghe tiếp thu đóng góp ý kiến Nhưng không tránh được thiếu sót Vì nhóm tác giả hoan nghênh chân thành cảm ơn nhận xét góp ý q thầy Kính chúc q thầy cô thật nhiều sức khỏe ngày thành công cơng việc Nhóm sinh viên thực Trần Thành Đạt Đồn Quang Duy Ngũn Đình Hồng Long i TĨM TẮT Đề tài:” Thiết kế chế tạo lò sấy chân khơng cho vật liệu hydrogels” Là đề tài tìm hiểu, thiết kế chế tạo nên lò sấy phục vụ cho việc sấy loại vật liệu đặc biệt – hydrogels Nội dung đồ án đã trình bày mặt lý thuyết sơ bộ, giới thiệu loại vật liệu hydrogels Bên cạnh đó đề tài cịn trình bày lý thuyết quy trình sấy phổ biến ứng dụng công nghiệp, ưu nhược điểm từng loại Từ đó lên phương án thiết kế chế tạo sản phẩm cuối lị sấy chân khơng để phục vụ cho phịng thí nghiệm trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM Sau trình nghiên cứu, thiết kế, chế tạo vận hành thử nghiệm ở nhiều điều kiện khác nhau, nhóm đã hồn thiện được lị sấy chân khơng đáp ứng được đầy đủ cho mục đích sấy vật liệu hydrogels Sản phẩm được thiết kế với thông số kỹ thuật bản: - Công suất: kW - Điện áp: 220V/50Hz - Kích thước buồng sấy: 300 × 300 × 400 (W×L×H, mm) - Vật liệu buồng sấy: Inox - Vật liệu vỏ: Inox & Thép phủ sơn cách điện - Vật liệu cách nhiệt: Bông thủy tinh - Nhiệt độ biến động: ± 2℃ - Nhiệt độ sấy tối đa: ~130°C - Mức độ chân không: 50 cmHg - Số khay đặt mẫu: ii MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH vi DANH MỤC BẢNG BIỂU ix CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Lý chọn đề tài 1.1.1 Nghiên cứu nước 1.2 Tính cấp thiết đề tài 1.3 Ý nghĩa khoa học thực tiễn 1.3.1 Ý nghĩa khoa học 1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn 1.4 Mục tiêu phạm vi nghiên cứu đề tài 1.4.1 Mục tiêu nghiên cứu 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 1.5 Phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Vật liệu hydrogels 2.1.1 Tổng quan vật liệu hydrogels 2.1.2 Cơ chế hình thành hydrogels 2.1.3 Các loại hydrogels 2.1.4 Ứng dụng hydrogels đời sống 2.2 Vật liệu ẩm tổng quan sấy 11 2.2.1 Sấy vật liệu ẩm 11 2.2.2 Các phương pháp sấy vật liệu ẩm 12 2.2.3 Tác nhân sấy 13 2.2.4 Vật liệu ẩm dạng liên kết nước với vật liệu ẩm 14 2.2.5 Một số tính chất nhiệt vật lý vật liệu ẩm 16 2.2.6 Động học trình sấy 17 iii 2.3 Vật liệu cách nhiệt 20 2.3.1 Mục đích cách nhiệt 20 2.3.2 Phân loại vật liệu cách nhiệt 20 2.3.3 Các loại cách nhiệt thông dụng thị trường: 21 2.4 Các khí cụ điện lị sấy 24 2.4.1 CB (Circuit Break) 24 2.4.2 Contactor 26 2.4.3 Relay trung gian 27 2.4.4 Relay thời gian 29 2.4.5 Relay bán dẫn (SSR) 30 2.4.6 Biến trở (Dimmer) 31 2.4.7 Đèn sấy hồng ngoại (heater) 32 2.5 Thiết bị giám sát 32 2.5.1 Tìm hiểu thiết bị giám sát nhiệt độ 32 2.5.2 Giới thiệu Arduino IDE Blynk 33 2.5.3 Các loại khí cụ bo mạch giám sát 34 2.6 Tham khảo số lò sấy thị trường: 36 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO LÒ SẤY 39 3.1 Lựa chọn phương án thiết kế 39 3.1.1 Quy trình sấy 39 3.1.2 Các phương án thiết kế ban đầu 40 3.2 Thiết kế khí 42 3.3 Thiết kế chi tiết 44 3.3.1 Thiết kế khung máy 44 3.3.2 Thiết kế buồng sấy 46 3.3.3 Thiết kế cửa lò sấy 50 3.3.4 Các chi tiết lại 51 iv 3.4 Tính tốn lý thuyết 51 3.4.1 Tính tốn q trình sấy 51 3.4.2 Nhiệt lượng cần thiết cho hệ thống sấy 53 3.4.3 Tính chọn bơm hút chân khơng 56 3.5 Thiết kế hệ thống điện 57 3.5.1 Thiết kế mạch điện nguyên lí hoạt động 57 3.5.2 Lưu đồ thiết kế mạch điện 59 3.5.3 Tính chọn thiết bị điện 61 3.6 Thiết kế hệ thống giám sát 65 3.6.1 Phương án thiết kế 65 3.6.2 Lưu đồ mạch điện giám sát 67 CHƯƠNG 4: LẮP RÁP VÀ THỬ NGHIỆM 69 4.1 Thông số gia công 69 4.2 Lắp ráp hoàn thiện 70 4.2.1 Gia công khung lắp cover 70 4.2.2 Đấu nối mạch điện 72 4.2.3 Lắp chi tiết khác hoàn thiện máy: 74 4.3 Quy trình vận hành máy 75 4.4 Thí nghiệm sấy hydrogels 76 4.4.1 Thử nghiệm chạy máy không sản phẩm 76 4.4.2 Thử nghiệm chạy máy sấy hydrogels 79 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN 82 5.1 Kết đạt được 82 5.2 Những khó khăn trình thực hiện: 82 5.3 Những hạn chế: 82 5.4 Hướng phát triển tương lai 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 v DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Các cấu trúc khác hydrogels [7] Hình 2.2 Tính đa kích thước hydrogels [7] Hình 2.3 Các mẫu hydrogels với nồng độ alginate chitosan khác [8] 10 Hình 2.4 Ứng dụng băng vết thương hydrogels [7] 10 Hình 2.5 Các ứng dụng hydrogels y tế [8] 11 Hình 2.6 Đồ thị I – D [10] 16 Hình 2.7 Đường cong sấy đường cong nhiệt độ sấy [12] 18 Hình 2.8 Đường cong tốc độ sấy [12] 19 Hình 2.9 Bơng thủy tinh cách nhiệt 22 Hình 2.10 Bơng gốm ceramic 23 Hình 2.11 Bơng khống 24 Hình 2.12 MCB nhà sản xuất LS 25 Hình 2.13 Hình ảnh contactor nsx LS 26 Hình 2.14 Relay khối relay kính [17] 28 Hình 2.15 Cấu tạo relay trung gian [17] 28 Hình 2.16 Số chân relay trung gian 14 chân [17] 28 Hình 2.17 Sơ đồ đấu chân relay 29 Hình 2.18 Hình ảnh loại timer [17] 29 Hình 2.19 Sơ đồ đấu chân Timer 30 Hình 2.20 Relay bán dẫn 30 Hình 2.21 Hình ảnh Dimmer AC cơng suất 4000W 31 Hình 2.22 Đèn ruby sấy hồng ngoại 32 Hình 2.23 Hình ảnh bo mạch ESP8266 34 Hình 2.24 Mạch chuyển MAX6675 35 Hình 2.25 Hình ảnh lò sấy SVAC1 36 Hình 2.26 Lị sấy VO-24D 37 Hình 2.27 Lị sấy DXF-6020 38 Hình 3.1 Quy trình sấy 39 vi Hình 3.2 Phương án 40 Hình 3.3 Phương án 41 Hình 3.4 Hình ảnh lị sấy nhiệt, hút chân không mô 42 Hình 3.5 Sơ đồ thành phần cấu thành lò sấy 43 Hình 3.6 Buồng sấy mơ 43 Hình 3.7 Hình ảnh thiết kế 3D khung máy 46 Hình 3.8 Buồng sấy thiết kế phần mềm 3D 48 Hình 3.9 Bản vẽ kích thước buồng sấy 48 Hình 3.10 Đặt lực phần mềm 49 Hình 3.11 Ứng suất tối đa tác động lên buồng sấy 49 Hình 3.12 Chuyển vị buồng sấy chịu áp suất khơng khí 50 Hình 13 Hình ảnh cửa lị mơ 50 Hình 3.14 Biểu đồ mối quan hệ I – D sấy 52 Hình 15 Khối lượng lồng mơ phần mềm 54 Hình 3.16 Không gian bên máy sấy 55 Hình 3.17 Bơm hút 1HP 57 Hình 3.18 Mạch điều khiển thiết kế phần mềm AutocadE 2021 57 Hình 3.19 Mạch động lực lị sấy 58 Hình 3.20 Lưu đồ tổng quát quy trình sấy 59 Hình 3.21 Lưu đồ chi tiết quy trình 60 Hình 3.22 Hình ảnh CB cầu chì mạch 63 Hình 3.23 Hình ảnh Contactor mạch 63 Hình 3.24 Lưu đồ giám sát 67 Hình 4.1 Một số chi tiết đặt hàng gia công (1) – Tấm cover cách nhiệt, (2) –Tấm che buồng sấy, (3) – Các chi tiết sơn tĩnh điện 70 Hình 4.2 Lên ý tưởng thiết kế 71 Hình 4.3 Gia cơng sơn, gị khung máy 71 Hình 4.4 Đặt hàng xin thông số chạy máy từ xưởng gia cơng 70 Hình 4.5 Ướm thử cover lấy dấu khoan taro lỗ bắt bulong 72 Hình 4.6 Hồn thiện phần khí 72 vii [24] T phát, "thinhphatict.com," THỊNH PHÁT, 2021 [Online] Available: https://thinhphatict.com/su-khac-nhau-giua-dien-1-pha-va-dien-3-pha [Accessed 2021] [25] Novatech, "Novatech Viet Nam," NOVATECH, 15 2021 [Online] Available: https://www.novatechvietnam.com/huong-dan-cai-dat-thong-socat-laser-va-kiem-soat-chat-luong-cat-laser 86 PHỤ LỤC 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 S K L 0