Rittinger: chỉ có thể áp dụng đúng đắn trong điềukiện năng lượng cung cấp cho một đơn vị khối lượng chất rắn là không quá lớn và cóthể được dùng để ước tính cho quá trình nghiền thực với
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC BỘ MƠN Q TRÌNH & THIẾT BỊ PHÚC TRÌNH THÍ NGHIỆM Q TRÌNH & THIẾT BỊ HK 222 Nhóm lớp: L03 – Nhóm: C6-5B CBHD: Nguyễn Thị Như Ngọc SVTH: – MSSV: Thành phố Hồ Chí Minh – 2023 Bảng kết số liệu thí nghiệm thơ 1.1 Thí nghiệm nghiền Cường độ dòng điện Khối lượng (g) Thời gian (s) Khơng tải Có tải 200 36 6,763 11,572 1.2 Thí nghiệm rây Xác định hiệu suất rây: khối lượng đem rây M =80g Lần rây Thời gian (phút) Khối lượng qua rây 28,57 2,88 0,72 0,15 5 0,05 Kết phân tích rây: M=80g Kích thước rây (mm) Khối lượng rây (g) ϕ 0,100 4,42 0.361 0,125 8,67 0.541 0,200 9,06 0.655 0,250 14,46 0.763 0,450 28,84 0.818 1.3 Mẫu Thí nghiệm trộn 20” 60” 120” 180” 240” 300” N X N X N X N X N X N X 481 520 11 24 31 61 32 30 32 72 35 18 185 290 13 24 26 42 36 26 26 27 33 21 175 153 20 31 30 72 23 26 32 37 39 30 313 692 34 19 35 108 23 45 45 20 36 13 195 306 40 58 32 22 23 22 32 26 25 161 244 61 58 26 64 34 24 35 21 31 20 129 673 82 19 35 67 38 14 38 10 32 18 579 438 78 35 17 35 36 22 38 14 33 22 Xử lí số liệu 2.1 - Các cơng thức tính tốn Cơng suất tiêu thụ cho động máy nghiền có tải: Pcó tải=U I cosφ=220 ,8 11,572=2032,7 (W ) - Công suất tiêu thụ cho động máy nghiền không tải: Pkhông tải=U I cosφ=220 6,763 0,8=1190,3(W ) - Công suất tiêu thụ động nghiền vật liệu: P '=P có tải −Pkhơng tải=842,4 (W ) - Đường kính tương đương hạt gạo: (giả thiết hạt gạo có dạng hình trụ trịn xoay) + Kích thước hạt gạo trước nghiền: Chiều dài: h = (mm) Đường kính: d = 1,5 (mm) + Thể tích hạt gạo: 2 d 1,5 27 π V =π h=π 6= (mm3 ) 4 + Diện tích bề mặt hạt gạo: S=π d h=π 1,5 6=9 π (mm2) Đường kính tương đương hạt gạo: 27 π V D p 1=6 =6 =2,25( mm) S 9π + Sự phân phối kích thước hạt dựa vào phần khối lượng tích luỹ rây: dϕ b =K D p (1) d Dp (1) ∫ dϕ=−K ∫ Dbp d D p −K b+1 ϕ = b+ D p +C Tổng quát: logΔ ϕ n=( b+1 ) log D pn+logK ' b +1 K (r −1) 0,4 K= ;r= b+1 , 25 ' với Theo đồ thị logΔ ϕ n theo log D pn từ kết phân tích rây, có: y = 1.1323x -0.0416 Hệ số góc: b + = 1,1323 Tung độ góc: b = 0,1323 logK’ = -0,0416 K’ = 0,9087 K = 2,049 −2 , 49 , 1323 ϕ = 1, 1323 D p +C Khi D p=0,45 ϕ = 0,3105 C = 1,043 −2 , 049 ,1323 ϕ = , 1323 D p + 1, 043 Theo định luật Bond, vật liệu sau nghiền có 80% qua rây, 20% tích luỹ lại rây ϕ =0,2 D p=0 ,509 Vậy chọn D p 2=0 , 509(mm) - Công suất nghiền: P= 19 W i T= với M t P= 19 13 - ; ( ( ) 1 − T √ Dp2 √Dp1 Wi = 13 (kW.h/tấn) ) 1 200.10−6 − =80,685(W ) 36 √ , 509 √2,25 60 Hiệu suất nghiền: H= 2.2 P 80,685 100 %= 100 %=9,58 % P' 842,4 TN xác định hiệu suất rây Lần rây Thời gian (phút) Khối lượng qua rây ∑Ji (g) 28,57 28.57 2,88 31.45 0,72 32.17 0,15 32.32 5 0,05 32.37 Biểu đồ Giãn đồ tổng khối lượng qua rây theo số lần rây Nhận xét: sau nhiều lần rây khối lượng vật liệu qua rây tăng dần Sau lần rây, khối lượng qua rây gần hết Tích số F.a = 32,37 Khối lượng vật liệu lọt qua rây lần rây Jl = 28,57g Hiệu suất rây E= 2.3 J × 100 = 88,26% Fa Xác định phân bố kích thước hạt sau nghiền Kết phân tích rây: M=80g Kích thước rây (mm) Khối lượng rây (g) ϕ Δϕ 0,100 4,42 0,361 0,361 0,125 8,67 0,541 0,181 0,200 9,06 0,655 0,113 0,250 14,46 0,763 0,108 0,450 28,84 0,818 0,055 D (mm) log D Δϕ log(Δϕ) 0.45 -0.40 0.348 -0.46 0.25 -0.60 0.207 -0.68 0.2 -0.70 0.106 -0.97 0.125 -0.90 0.101 -1.00 0.1 -1.00 0.067 -1.17 Biểu đồ Giản đồ phân phối kích thước vật liệu rây theo phần khối lượng tích luỹ 0.900 0.800 0.700 D (mm) 0.600 0.500 0.400 0.300 0.200 0.100 0.000 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 ϕ (mm) Biểu đồ Đồ thị log (Δϕ) theo log(D) 2.4 Thí nghiệm trộn Cân 1,5kg đậu xanh, 3kg đậu nành Thời gian trộn 20 giây: 20" A B (nành) (xanh) 481 520 0,4805 0,0347 0,5195 0,0347 185 290 0,3895 0,0768 0,6105 0,0768 175 153 0,5335 0,0177 0,4665 0,0177 313 692 0,3114 0,1262 0,6886 0,1262 195 306 0,3892 0,0770 0,6108 0,0770 161 244 0,3975 0,0724 0,6025 0,0724 129 673 0,1608 0,2559 0,8392 0,2559 579 438 0,5693 0,0095 0,4307 0,0095 Mẫu CiA (CiA – CA)2 CiB (CiB – ∑(CiA – CB)2 CA)2 0,6701 N Is 5534 0,0205 Thời gian trộn 60 giây: 60" Mẫ A B u (nành) (xanh) 11 24 0,3143 0,1242 0,6857 0,1242 13 24 0,3514 0,0994 0,6486 0,0994 20 31 0,3922 0,0754 0,6078 0,0754 34 19 0,6415 0,0006 0,3585 0,0006 40 58 0,4082 0,0668 0,5918 0,0668 61 58 0,5126 0,0237 0,4874 0,0237 82 19 0,8119 0,0211 0,1881 0,0211 78 35 0,6903 0,0006 0,3097 0,0006 CiA (CiA – CA)2 CiB (CiB – ∑(CiA – CB)2 CA)2 0,4118 N 60 Is 0,0789 Thời gian trộn 120 giây: 120" Mẫ A B CiA (CiA – CiB (CiB – ∑(CiA – N Is u (nành) (xanh) CA)2 31 61 0,3370 0,1087 C B) 0,6630 0,1087 26 42 0,3824 0,0808 0,6176 0,0808 30 72 0,2941 0,1388 0,7059 0,1388 35 108 0,2448 0,1780 0,7552 0,1780 32 22 0,5926 0,0055 0,4074 0,0055 26 64 0,2889 0,1427 0,7111 0,1427 35 67 0,3431 0,1047 0,6569 0,1047 17 35 0,3269 0,1154 0,6731 0,1154 CA)2 70 0,8746 0,0503 Thời gian trộn 180 giây: 180" Mẫ A u (nành) (xanh) B CiA 0,516 32 30 0,580 36 26 0,469 23 26 0,338 23 45 0,511 23 22 0,586 34 24 0,730 38 14 0,620 36 22 (CiA – CA)2 CiB (CiB – ∑(CiA CB)2 0,0227 0,4839 0,0227 0,0074 0,4194 0,0074 0,0389 0,5306 0,0389 0,1079 0,6618 0,1079 – CA)2 0,2137 0,0242 0,4889 0,0242 0,0065 0,4138 0,0065 0,0041 0,2692 0,0041 0,0021 0,3793 0,0021 N Is 454 0,1266 Thời gian 240 giây: 240" Mẫ A B u (nành) (xanh) 32 72 0,3077 0,1289 0,6923 0,1289 26 27 0,4906 0,0310 0,5094 0,0310 32 37 0,4638 0,0412 0,5362 0,0412 45 20 0,6923 0,0007 0,3077 0,0007 32 0,8000 0,0178 0,2000 0,0178 35 21 0,6250 0,0017 0,3750 0,0017 38 10 0,7917 0,0156 0,2083 0,0156 38 14 0,7308 0,0041 0,2692 0,0041 CiA (CiA – CA)2 CiB (CiB – ∑(CiA CB)2 – CA)2 0,2409 N Is 487 0,1151 Thời gian 300 giây: 300" Mẫ A u (nành) (xanh) B CiA 0,660 35 18 0,611 33 21 0,565 39 30 0,734 36 13 0,509 26 25 0,607 31 20 32 18 0,640 (CiA – CA)2 CiB (CiB – ∑(CiA CB)2 0,0000 0,3396 0,0000 0,0031 0,3889 0,0031 0,0103 0,4348 0,0103 0,0046 0,2653 0,0046 0,0246 0,4902 0,0246 0,0035 0,3922 0,0035 0,0007 0,3600 0,0007 – CA)2 0,0513 N Is 432 0,2650 0,600 33 22 0,0044 0,4000 0,0044 Giản đồ: Chỉ số trộn theo thời gian 0.3000 0.265 0.2500 0.2000 0.1500 0.127 0.1000 0.079 0.050 0.020 0.0500 0.0000 0.115 60 120 180 240 300 360 Biểu đồ Biểu đồ số trộn theo thời gian Bàn luận 1/Bàn luận thích nghi định luật Bond để tiên đốn công suất nghiền, đặc biệt trọng giả thiết - Thuyết bề mặt P R Rittinger: áp dụng đắn điều kiện lượng cung cấp cho đơn vị khối lượng chất rắn khơng q lớn dùng để ước tính cho q trình nghiền thực với Kr xác định thực nghiệm máy nghiền loại với máy nghiền thực Vì có điều kiện ràng buộc lượng việc xác định hệ số Kr phức tạp phải xác định hệ số ứng với loại vật liệu loại máy nghiền xác định, thuyết khơng có tính thực tế cao việc tiên đốn cơng suất nghiền - Thuyết thể tích Kick: dựa sở thuyết phân tích ứng suất biến dạng dẻo thời gian đàn hồi Thuyết khơng có giá trị thực tế cao việc xác định số Kk phức tạp 10 - Định luật Bond có tính thực tế so với định luật Kick định luật Rittinger việc ước tính cơng suất nghiền Vì Chỉ số cơng Wi bao gồm ma sát máy nghiền công suất tính cơng suất trục máy nghiền 2/Nhận xét hiệu suất rây nghiền đo So sánh với kết sách Giải thích sai biệt Hiệu suất rây: E= 88,26% Hiệu suất rây không cao vì: - Độ ẩm vật liệu thấp, tránh việc hạt kết dính lại với khơng lọt qua rây, thuận lợi cho trình rây - Bề dày lớp vật liệu rây vừa phải - Do bề mặt rây phẳng, thuận lợi cho trình rây Hiệu suất nghiền: H= 9,58% Hiệu suất nghiền thấp vì: - Kết phân tích rây khơng xác dẫn đến xác định kích thước hạt sau nghiền khơng xác - Cơng máy nghiền bao gồm cơng lúc khơng tải nên cơng máy nghiền tính lớn - Lưới rây có vài lỗ thủng giữa, phải bít lại băng keo nên vị trí vật liệu khơng lọt qua - Do khối lượng vật liệu đem cân chưa xác - Do bấm thời gian chưa xác - Do trình cân sau rây vật liệu Vì vật liệu lúc dễ bay mơi trường xung quanh bám nhiều bề mặt rây không lấy - Khối lượng rây ΔΦ, để từ vẽ đồ thị tính Dp2 - Sai số trình vẽ đồ thị 3/ Bàn độ tin cậy kết yếu tố ảnh hưởng nhiều - Kết nghiền: độ tin cậy kết nghiền mức thấp Các yếu tố ảnh hưởng đến kết nghiền nêu câu - Kết rây: độ tin cậy kết rây cao Các yếu tố ảnh hưởng đa phần đến kết rây: - Độ ẩm vật liệu rây thấp - Bề dày lớp vật liệu bề mặt rây vừa phải - Bề mặt rây phẳng 11 - Có lót lớp giấy rây rây 0,45 mm nên ta cần đem tờ giấy cân Vì khơng có việc vật liệu bị bám lại rây, độ xác cao - Do q trình tính tốn đơn giản nhiều so với phần tính hiệu suất nghiện nên giảm nhiều sai số - Tuy nhiên, có số nguyên nhân làm giảm độ tin cậy vật liệu mịn dễ bay vào khơng khí, việc ước lượng (Fa) giản đồ chưa xác tuyệt đối, …Nhưng yếu tố ảnh hưởng không đáng kể - Kết trộn: độ tin cậy kết trộn mức tạm ổn Các yếu tố ảnh hưởng đến kết trộn: - Sự phân phối cỡ hạt: hạt đậu xanh đậu nành có kích thước sai lệch nhiều nên ảnh hưởng xấu đến trình trộn - Thời gian trộn: xác định kế thiết bị bấm tay nên có sai số Nhưng sai số không đáng kể - Khối lượng riêng vật liệu: đậu xanh đậu nành có khối lượng riêng xấp xỉ nên có tác động tốt q trình trộn - Tính dễ vỡ (dịn): đậu xanh đậu nành khơng có tính chất vỡ vụn nên trình trộn diễn dễ dàng - Mẫu lấy nhiều vị trí theo sơ đồ nên đảm bảo tính đặc trưng mẫu lấy, làm tăng độ xác kết - Q trình tính tốn kết đơn giản nên khơng có sai số 4/ Nhận xét cách lấy mẫu thí nghiệm trộn Cách lấy mẫu vị trí đảm bảo khảo sát hết tồn khối hạt, làm cho mẫu lấy có tính đặc trưng kết có độ xác cao Bởi q trình trộn khơng phải vị trí có phân bố hạt nhau, ta phải lấy nhiều vị trí để tính trung bình Số lượng mẫu lấy mẫu lần lấy, số mẫu lấy nắm tay nên phần mẫu chiếm tỉ lệ đáng kể so với toàn khối hạt Sau đếm số lượng hạt ta lại đổ vào thùng trộn, vơ tình làm thay đổi phân bố hạt Ảnh hưởng không đáng kể lượng vật liệu ban đầu đem trộn lớn Tuy nhiên, việc lấy mẫu cách bốc tay gây sai số đo thể tích mẫu khảo sát khơng giống 12 5/ Bàn độ tin cậy kết trộn yếu tố thí nghiệm có ảnh hưởng nhiều đế thí nghiệm trộn Độ tin cậy kết trộn trung bình, chấp nhận Các yếu tố ảnh hưởng Sự phân phối cỡ hạt: hạt đậu xanh đậu nành có kích thước sai lệch nhiều - nên ảnh hưởng đến trình trộn Thời gian trộn: xác định kế (bấm tay) nên có sai số Nhưng - sai số không đáng kể Khối lượng riêng vật trộn: hạt đậu nành đậu xanh có khối lượng riêng - xấp xỉ nhiên đậu xài lâu nên lẫn vỏ đậu bị bong hạt bị vỡ thành nửa hạt Tính dễ vỡ (địn): đậu xanh đậu nành khơng có tính chất dễ vỡ nhiên - bảo quản sử dụng đậu cũ nên đậu giịn có lẫn vụn Mẫu lấy nhiều vị trí nên đảm bảo tính đặc trưng, độ xác - cao Có sai số q trình đếm, mẫu lấy khơng đồng - V TÀI LIỆU THAM KHẢO: [1] Vũ Bá Minh – Hồng Minh Nam, "Q trình thiết bị cơng nghệ hóa học – Tập 2: Cơ học vật liệu rời", Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 1998 [2] Bộ mơn Q trình – Thiết bị, "Thí nghiệm Q trình – Thiết bị", Đại học Bách Khoa TP.HCM, 2003 13