thiết kế máy ly tâm liên tục

Hình 1.5 Lưu trình sản xuất muối tinh bằng phương pháp kết tinh lại - Hòa tan trong nước sạch: muối sẽ bị tan ra, giải thoát chất bẩn bên trong hạt muối - Thêm vào Na2CO3, và NaOH: Để kế

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHAO TP.HCM

KHOA CƠ KHÍ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆPTÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY LY TÂM LIÊN TỤC

Giảng viên hướng dẫn: Ths HUỲNH NGỌC HIỆP

Sinh viên thực hiện : CHÂU MINH GIẢNG

Lớp : CK10CTM1

Khóa : 2010

TP.Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2015

LỜI CẢM ƠN

Máy ly tâm là thiết bị quan trọng trong quá trình sản xuất muối, để ly tâm tách nước muối và muối riêng ra để phục vụ cho công đoạn kế tiếp là sấy muối tạo ra sản phẩm muối sạch cung cấp cho thị trường Máy ly tâm ảnh hưởng trực tiếp tớ năng suất, chất lượng của sản phẩm Trong quá trình thực hiện đề tài, em đã gặp không ít khó khăn, những vấn đề khúc mắc, khó hiểu và sự giúp đỡ của quý thầy cô đã giúp em từng bước vượt qua những khó khăn trên

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Huỳnh Ngọc Hiệp đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo tận tình trong suốt quá trình em làm luận văn Đồng thời, cũng xin gửi lời cảm ơn quý thầy cô trong bộ môn Chế Tạo Máy, các anh chị thủ thư tại thư viện trường đại học Bách Khoa, và thầy Văn Minh Nhựt ĐH Cần Thơ đã giúp đỡ giải quyết khúc mắc và cung cấp các tài liệu cần thiết cho em trong lúc làm luận văn Cuối cùng xin cảm

ơn toàn bộ các thầy cô đã giảng dạy cho em trong suốt thời gian học tại ĐH Bách Khoa trong hơn 4 năm qua

Mục Lục

DANH MỤC HÌNH ẢNH ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Hình dạng tinh thể muối……….7

Hình 1.2 Cấu trúc phân tử muối………7

Hình 1.3 Hình dạng hạt muối chưa qua tinh chế……… 8

Hình 1.4 Hạt muối từ công nghệ kết tinh nước biển………8

Hình 1.5 Lưu trình sản xuất muối bằng phương pháp kết tinh lại………9

Hinh 1.6 Muối tinh sau khi được sấy đống gói bảo quản……….11

Hinh 1.7 Máy ly tâm 3 chân……… ……… 18

Hình 1.8 Máy ly tâm kiểu treo……… ………18

Hình 1.9 Máy ly tâm tháo bã bằng gạt……… 19

Hình 1.10 Sơ đồ nguyên lý máy ly tâm tháo bã bằng vít xoắn……… 20

Hinh 1.11 Lưu trình công nghệ sản xuất muối tinh………21

Hinh 1.12 Máy ly tâm tháo bã bằng piston……….22

Hinh 2.1 Sơ đồ động của máy ly tâm liên tục………26

DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Chỉ tiêu chất lượng muối thô………7

Bảng 1.2 Tiêu chuẩn muối tinh theo 10TCN 402-99……… 11

Bảng 1.3 Chất lượng muối tinh của một số nước trên thế giới………12

Bảng 1.4 Thông số kỹ thuật của một số máy ly tâm……….23

Chương 1 TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về muối ăn

1.1.1 Đặc điểm chung của muối

Muối ăn có vị mặn đặc biệt, nhưng khi hòa trong nước thành dung dịch loãng lại cảm thấy ngọt Dung dịch muối có nồng độ 0,04 mol/l thì đã thấy mặn rõ rệt Khi độ ẩm tương đối của không khí vượt quá 75% thì muối ăn để ngoài không khí sẽ bị chảy nước Vì điểm nóng chảy của MgCl2 thấp ở nhiệt

độ thường, nên muối ăn càng lẫn nhiều MgCl2 càng dễ chảy nước Độ hòa tan của muối ăn trong nước tăng chậm theo nhiệt độ, muối ăn hầu như không tan trong cồn, trong dầu

Muối ăn dùng làm thực phẩm hay làm nguyên liệu trong công nghiệp, nông nghiệp đều phải đảm bảo độ tinh khiết [43]

Nếu như muối ăn chứa tạp chất không tan trong nước hoặc tạp chất tan trong nước vượt quá qui định, thì bất luận hàm lượng NaCl cao hay thấp, muối

ăn đó được coi là không hợp qui cách

1.1.2 Cấu trúc tinh thể hạt muối

Muối ăn còn gọi là Clorua natri là hợp chất hóa học với công thức phân

tử là NaCl Đối với muối ăn nguyên chất trong đó bao gồm có 60,663% là

Clorine (Cl) và 39,337% Sodium (Na) Muối có dạng tinh thể không màu, dạng lập phương với thông số mạng là 5,628A0 Hạt muối ăn tập hợp những tinh thể NaCl có lẫn ít nhiều các muối tạp chất cũng thường có dạng lập phương, nhưng tùy điều kiện kết tinh mà có khi có dạng hình cầu, hình thoi hoặc hình vẩy cá Hạt muối ăn thường có màu trắng vì trong khe giữa các tinh thể NaCl của hạt muối ăn có chứa không khí có chiết suất khác nhau, làm cho ánh sáng phản xạ trên mặt giới hạn của khối tinh thể tạo nên màu trắng Khi có lẫn tạp chất, muối ăn có thể có màu khác: nếu lẫn Mn thì có màu trong suốt, lẫn sắt oxít thì có màu hồng, lẫn CuO2 thì có màu lục , khả năng tan trong

nước theo tỷ lệ 35,9g/100ml ở 25OC Khối lượng phân tử là 58,442g/mol, nóng chảy ở 800 ÷ 8030C,sôi ở 14390C Nhiệt dung riêng C = 0,854Kj/kg.K ở 0OC

và trung bình 0,206KJ/kg.K ở nhiệt độ bình thường Khối lượng riêng thể tích

ρb = 1100 – 1200 kg/m3; Độ dẫn nhiệt λ = 6,49 W/m K; màu sắng trắng tự nhiên

Hình 1.1 Hình dạng tinh thể Hình 1.2 Cấu trúc phân tử 1.1.3 Nguyên liệu sản xuất muối ăn

Muối ăn phân bố rất rộng, nó có trong động vật, thực vật cho tới một số quặng mỏ, không khí, nước mưa, sông, hồ , nhưng người ta chỉ dùng những nguyên liệu có chứa muối ăn khá nhiều để sản xuất muối ăn

Ở nước ta hiện nay chưa tìm thấy mỏ muối ăn, ngoài nguồn nguyên liệu chính là nước biển, nhiều nơi có những suối nước mặn loại Cl2, mạch nước mặn loại Cl2 phun ra có thể dùng sản xuất muối ăn

1.1.4 Phân lại muối

Muối ăn hay trong dân gian còn gọi đơn giản là muối là một khoáng chất, được con người sử dụng trong ăn uống bằng cách cho thêm vào thức ăn

Có rất nhiều dạng muối ăn: muối thô, muối tinh, muối Iode Muối thu được từ nước biển có các tinh thể nhỏ hoặc lớn hơn muối mỏ Trong tự nhiên, muối ăn

bao gồm chủ yếu là clorua natri (NaCl), nhưng cũng có một ít các khoáng chất khác (khoáng chất vi lượng) Muối ăn thu từ muối mỏ có thể có màu xám hơn

vì dấu vết của các khoáng chất vi lượng

1.1.4.1 Muối thô

Muối thô hay còn gọi là muối hạt được tạo ra bằng cách cho bay hơi nước biển dưới ánh nắng trong các ruộng kết tinh muối Muối thu được từ nước biển được gọi là muối biển (sea salt) Ở những nước có mỏ muối rock salt (được hình thành do việc bay hơi nước của các hồ nước mặn thời cổ) thì việc khai thác muối từ các mỏ này theo cách bơm nước vào mỏ muối để thu được nước muối có độ bão hòa về muối, sau đó tiến hành chưng cất trong các nồi cô hoặc cũng đem phơi bằng nắng mặt trời Trong muối hạt thô, ngoài thành phần chính là NaCl còn có thêm thành phần các loại muối khác, chiếm

tỷ lệ cao, ngoài ra các thành phần tạp chất không tan cũng như độ ẩm còn rất lớn Trong muối thô thì hoàn toàn chưa chứa đủ lượng Iode cần thiết để phòng ngừa một số bệnh do thiếu Iode như bệnh bướu cổ Thành phần của muối theo TCVN 3974-84 [39] cho trong bảng 1.1

Hình 1.4 Hình dạng tinh thể một hạt muối thô chưa qua tinh chế

Hình 1.5 Hạt muối thô từ công nghệ kết tinh nước biển

Bảng 1.1 Chỉ tiêu chất lượng muối thô TCVN 3974-84 [39]

STT

Tên tiêu chuẩn Đơn vị (theo cơ sở khô)

Loại thượng hạng

Muối tinh được sản xuất từ các nguồn muối thô khác nhau Hình mô tả lưu trình sản xuất muối tinh từ muối thô theo phương pháp kết tinh lại và ứng dụng của muối tinh cho các lãnh vực chế biến

Hình 1.5 Lưu trình sản xuất muối tinh bằng phương pháp kết tinh lại

- Hòa tan trong nước sạch: muối sẽ bị tan ra, giải thoát chất bẩn bên trong hạt muối

- Thêm vào Na2CO3, và NaOH: Để kết tủa các ion tạp chất có trong nước như Mg2+,

Ca2+,…

- Bể lắng lọc: Lắng các chất bẩn và các chất vừa được kết tủa

- Khử cặn: Lấy cặn vừa lắng để tận dụng trong việt sản xuất phân bón

- Cấp nhiệt cho dung dịch nước muối bão hòa để chúng kết tinh lại tạo ra muối tính gọi là muối khử bùn cặn

- Máy ly tâm: tách nước và muối để muối đủ điều kiện để sấy

- Mấy sấy tầng sô: cấp nhiệt để nước bốc hơi tạo ra muối thành phẩm

1.1.4.2 Muối tinh

Muối tinh (refine salt, table salt) thường có thành phần NaCl (98%) và

có 2% là các thành phần gồm 80 chất vi lượng khác Với muối tinh nguyên

chất (pure salt) có tỷ lệ clorua natri là NaCl (99,9%) Muối tinh được sử dụng

rộng rãi trong đời sống và sản xuất công nghiệp Theo thống kê thì chỉ có

khoảng 7% lượng muối tinh được sử dụng trong đời sống hàng ngày như là chất thêm vào thức ăn Phần lớn muối tinh được sử dụng cho các mục đích công nghiệp như : sản xuất bột giấy, hãm màu trong công nghệ nhuộm vải hay, sản xuất xà phòng và chất tẩy rửa và nó có một giá trị thương mại lớn Việc sản xuất và sử dụng muối là một trong những ngành công nghiệp hóa chất lâu đời nhất

Các ứng dụng cụ thể của muối tinh trong các lĩnh vực cụ thể được minh họa trong bảng 1.4

Bảng 1.2 Các ứng dụng trong thực tiễn của muối tinh [42]

Ứng dụng trong

công nghiệp nhẹ Y dược, làm sạch Ứng dụng trong

Ứng dụng trong chế biến thực phẩm

Tái sinh kim loại

Ngành nha, thuốc Tắm muối

Thức ăn nhẹ Bột ngũ cốc, Bánh mì Bánh gato, bánh quy Công nghệ gia vị

Vỏ đựng thức ăn Margarine, chất béo Hộp bảo quản Làm nước muối Thực phẩm đông lạnh

Trong nông nghiệp Nuôi trồng thủy sản Sản phẩm bò sữa

Cá muối sấy

Cá hộp

Muối phô mai Làm bơ

Sau khi thu được muối thô, người ta sẽ tiến hành các công nghệ làm tinh chế để nâng cao độ tinh khiết của muối cũng như loại bỏ các thành phần muối khác Việc tinh chế muối phải thực hiện thông qua các dây chuyền rửa, nghiền -rửa hoặc cho hoà tan và kết tinh lại nhiều lần trong các nồi cô đặc kết tinh kiểu hở hoặc trong các nồi cô đặc kín, kiểu chân không Việc làm tinh muối chủ yếu là tái kết tinh muối, trong quá trình này người ta sẽ làm kết tủa các tạp chất (chủ yếu là các hợp chất của magiê và canxi) Quá trình bay hơi nhiều công đoạn sau đó sẽ được sử dụng để thu được clorua natri tinh khiết và được làm khô trong công đoạn kế tiếp Muối tinh sau khi đi qua dây chuyền công nghệ tinh chế muối phải bảo đảm về mặt chất lượng theo các tiêu chuẩn (bảng 1.5 và bảng 1.6)

Bảng 1.3 Tiêu chuẩn muối tinh theo 10TCN 402-99

Thành phần

Đơn vị tính (%) tính theo cơ sở khô

Muối loại I Muối

Hình 1.6 Muối tinh sau khi được sấy và đóng gói bảo quản

Đối với chất lượng muối tinh ngoài chỉ tiêu đánh giá thành phần % của muối NaCl cao hơn hẳn so với muối thô, thì các chỉ tiêu về các thành muối khác như

Ca 2+, Mg 2+, SO4 2-, các tạp chất tan và không tan phải nhỏ (nằm trong giới

hạn tiêu chuẩn cho phép), thành phần % độ ẩm trong muối, khả năng vón cục

và kết khối phải thấp thì mới cho phép ưu giữ, bảo quản lâu dài [25] Ngoài ra trong sử dụng thực tiễn còn có thêm các chỉ tiêu phụ nhưng không kém phần quan trong là độ đồng đều về kích thước hạt và màu sắc hạt Độ đồng đều hạt

có ảnh hưởng đến cảm quan, ngoài ra đặc biệt nó có ảnh hưởng đến quá trình

tự động hóa trong viễc hòa trộn muối tinh trong các khâu chế biến thực phẩm trên các dây chuyền tự động hóa

Bảng 1.10 Chất lượng muối tinh của một số nước trên thế giới không sấy

ST

T

Các loại muối tinh Đơn

vị tính

Muối nghiền rửa – Đài Loan

Muối nghiền rửa – Trung quốc

Muối nghiền rửa – Úc

(%) (%) (%) (%)

4,47 4,51 4,53 4,7

0,002 0,2 0,01 0,01

95,034 99,00 94,6 94,7

0,66 0,06 0,09 0,04

0,453 0,04 0,03 0,02

0,370

3 0,2 0,0040,31

1.1.4.3 Muối Iode

Muối ăn ngày nay chủ yếu tiêu thụ dưới dạng là muối tinh, thông thường nó được bổ sung thêm Iode dưới dạng của một lượng nhỏ iốtua kali, ngoài ra còn chứa các chất chống ẩm (không gây hại cho sức khỏe) Muối ăn được sử dụng trong nấu ăn và làm gia vị Muối ăn chứa Iode làm tăng khả năng loại trừ các bệnh có liên quan đến thiếu hụt Iode Iode quan trọng trong việc ngăn chặn việc sản sinh không đủ của các hoóc môn tuyến giáp (thiếu Iode là nguyên nhân của bệnh bướu cổ hay chứng đần ở trẻ em và chứng phù niêm ở người lớn) Muối Iode thông thường không sấy có độ ẩm 3,5 - 5%, loại cao cấp có độ ẩm 0,2 - 0,3% Muối Iode được tạo ra từ quá trình bổ sung thành phần vi lượng trên dây chuyền sản xuất muối tinh, thông qua thiết bị phun sương và trộn gắn trên dây chuyền sản xuất

1.1.6 Kết luận

- Muối tinh được sản xuất từ nguyên liệu muối thô có từ nguồn phơi nước biển, nguồn kết tinh lại và ngay cả muối mỏ

- Thông qua công nghệ tinh chế đã cho phép nâng cao thành phần NaCl

từ 95 % lên 98- 99%, loại tối đa thành phần tạp chất tan, không, tan, các muối

Ca+, Mg 2, SO42-

- Độ ẩm của muối tinh là một trong các chỉ tiêu quan trọng của muối tinh sau chế biến Độ ẩm sau ly tâm nằm trong phạm vi 3,5- 4,5 % và độ ẩm muối tinh sau sấy tuy theo từng vùng miền thường dao động phạm vi < 0,2% - Các thông số vật lý của muối tinh theo các tài liệu công bố

 Khối lượng riêng: ρ = 2165kg/m3

và chế tạo nhiều loại thiết bị trong ngành chế biến muối tinh đạt chất lượng

cao Thông thường dây chuyền chế biến muối tinh có năng suất từ 5 - 10 tấn/giơ

Máy ly tâm và máy sấy muối là hai thiết bị quan trọng trong dây chuyền, quyết định đến năng suất, chất lượng và giá thành sản phẩm

Máy ly tâm đóng vai trò tách nước sau quá trình nghiền và rửa muối Sau khi nghiền kích thước hạt muối rất nhỏ (trung bình 0,5 mm) được cấp vào trong máy rửa Hỗn hợp sản phẩm sau máy rửa là một dung dịch huyền phù gồm muối và nước muối bảo hòa Nhiệm vụ của máy ly tâm là tách nước ra khỏi hỗn hợp, kết hợp rửa lại để tăng độ tinh khiết cho muối thành phẩm

Hiện nay, tại các nước có nền công nghiệp phát triển như Tây Ban Nha, Đức, Ý, Mỹ, Trung Quốc… các thiết bị máy móc phục vụ cho công nghiệp chế biến muối nói chung và máy ly tâm muối liên tục, năng suất cao đã được nghiên cứu, sản xuất thành công Điển hình như nhà máy sản xuất thiết bị muối Bohai thuộc Viện nghiên cứu muối Thiên Tân - Trung Quốc; Công ty Zhangjiagang; Công ty Chiang; Công ty Serra Salt Machinery của Tây Ban Nha… Các máy ly tâm muối liên tục do thế giới chế tạo hầu hết là lọai máy ly tâm trục ngang cạo bã kiểu pít tông hai tầng Máy này cho năng suất cao, hoạt động liên tục nên khả năng phát triển qui mô sản xuất cũng như họat động đồng bộ với các thiết bị khác như máy sấy, máy rửa rất tốt

1.2.2 Trong nước

Hiện nay, tại Việt Nam đang tồn tại hai công nghệ chế biến muối tinh :

Công nghệ cô muối kết tinh hở (kết tinh lại)

Dây chuyền này phổ biến ở các doanh nghiệp chế biến muối ở thành phố Hồ Chí Minh như Xí nghiệp muối 3 (Công ty muối Miền Nam), Công ty hoá chất cơ bản Miền Nam và công ty muối 2 (Đà nẵng)

Muối hạt được hoà tan, lắng, lọc tạp chất trong nước muối bão hòa và nấu trong chảo gang hoặc chảo Inox để muối kết tinh lại Công nhân dùng xẻng cào muối cho vào rổ, để ráo nguội rồi đưa qua máy ly tâm gián đoạn để tách nước, đóng bao Một số doanh nghiệp tiếp tục đưa muối sau ly tâm vào

sấy bằng máy sấy thùng quay như ở Xí nghiệp muối 5, Công ty muối Miền Nam hoặc ở Công ty hóa chất cơ bản Miền Nam, năng suất trung bình cho loại dây chuyền này từ 3-4 tấn/giờ

* Công nghệ nghiền rửa: muối hạt được nghiền nhỏ sau đó đưa sang thiết bị

rửa, tách tạp chất Hỗn hợp muối và nước muối bão hoà sẽ được chuyển sang máy ly tâm để tách nước và cuối cùng là làm khô tạo ra sản phẩm Theo công nghệ này, hiện nay đang tồn tại 3 loại dây chuyền phổ biến từ bán thủ công, cơ khí gián đoạn và liên tục

+ Loại dây chuyền bán thủ công: gồm rửa vis tải, nghiền lòng sóc, ly tâm

đứng gián đọan Đây là dây chuyền sản xuất muối tinh khá phổ biến ở các XN muối Iốt thuộc Công Ty Muối Miền Nam ở các tỉnh phía Nam Năng suất dây chuyền từ 3.000 – 5.000 tấn/năm Năng suất dây chuyền phụ thuộc vào năng suất máy ly tâm gián đoạn

+ Loại dây chuyền bán cơ khí: năng suất cao hơn, từ 1,5 – 2,5 tấn/giờ, gồm

các công đoạn khuấy rửa, nghiền rửa thủy lực, ly tâm đứng gián đoạn Loại dây chuyền này đã triển khai trên 10 cơ sở thuộc Tổng Công Ty Muối Trong

đó máy nghiền rửa thủy lực 1,5 - 2,5 tấn/giờ (máy nghiền rửa thủy lực là sáng chế số 188 cấp năm 1994 cho Tổng Công Ty Muối) Dây chuyền này không có máy sấy

+ Dây chuyền sản xuất liên tục bao gồm các công đoạn:

Khuấy rửa I - > Rửa ngược I - > Nghiền rửa thủy lực - > Khuấy rửa II - > Rửa

ngược II - > Ly tâm liên tục - > sấy muối tinh (máy sấy thùng quay)

Loại dây chuyền này được Tổng Công ty Muối thiết kế chế tạo và lắp đặt cho Xí nghiệp chế biến muối 5, Công ty muối Miền Nam tại Bình Triệu,

TP Hồ Chí Minh Trong dây chuyền này, máy ly tâm liên tục được nhập từ Thiên Tân, Trung Quốc

Công ty Hóa chất cơ bản miền Nam cũng có một dây chuyền sản xuất muối tinh năng suất 3- 4 tấn/giờ do phòng kỹ thuật của Công ty tự thiết kế chế tạo hoạt động từ năm 1993, lưu trình công nghệ như sau:

Muối thô - > sàng lắc ngang (có rửa trên sàng) - > máy nghiền - > bể

khuấy 1- > bể khuấy 2 - > ly tâm gián đoạn - > sấy thùng quay

Dây chuyền này lắp máy ly tâm gián đoạn và sấy sản phẩm bằng máy sấy thùng quay, chất lượng sấy và giá thành sấy còn nhiều tồn tại như đã nêu ở trên như Xí nghiệp muối 5 của công ty muối Miền Nam

Năm 2000-2001, Công ty Tư Vấn và Đầu tư Kỹ thuật Cơ điện thuộc Tổng Công ty Cơ điện Nông nghiệp và Thủy lợi cũng đã thiết kế chế tạo và lắp cho Công ty chế biến thực phẩm Vĩnh Hà (Tổng Công ty Mía Đường 1 -

Bộ Nông Nghiệp & PTNT một dây chuyền sản xuất muối tinh liên tục năng suất từ 3- 4 tấn giờ, dây chuyền có máy ly tâm ngang liên tục cũng nhập từ Thiên Tân, Trung Quốc và không trang bị máy sấy sản phẩm

Năm 2000-2001, một dây chuyền chế biến muối tinh dạng liên tục được lắp cho Công ty muối tinh tỉnh Bạc Liêu vào Trong dây chuyền này, máy ly tâm vẫn còn là loại máy ly tâm kiểu đứng gián đoạn do Việt Nam sản xuất, máy sấy trong dây chuyền là loại sấy tầng sôi kiểu sàng rung (còn gọi là máy sấy thềm động) Dây chuyền này cho chất lượng sản phẩm cải thiện hơn, tuy nhiên vẫn còn một số tồn tại: tỷ lệ vỡ hạt và vón cục còn cao, tỷ lệ thu hồi sản phẩm thấp, nhiệt độ sản phẩm sau khi sấy còn cao không thể đóng bao ngay được (nếu không có thiết bị làm mát) Đặc biệt tỷ lệ hạt muối chui xuống buồng khí nóng qua sàng cấp khí nóng cao, phải thường xuyên dừng máy để thu hồi phế phẩm

Trên cơ sở tình hình chung về sản xuất muối vừa phân tích, thực trạng

về hai thiết bị máy ly tâm và máy sấy muối tại Việt Nam có thể tổng kết như sau :

1.3 Đối với máy ly tâm

Trong dây chuyền chế biến muối tinh theo phương pháp nghiền – rửa thì ly tâm muối là khâu quan trọng, có khả năng nâng cao năng suất của hệ thống Hiện nay, trong các dây chuyền chế biến muối phổ biến ở nước ta, máy

ly tâm trục đứng làm việc gián đọan đang được ứng dụng Hạn chế lớn nhất của lọai máy này là thời gian khởi động máy và dừng máy lớn so với thời gian làm việc Khi máy có dạng trục đứng, làm việc theo mẻ thì việc cấp và tháo liệu khó khăn, tốn nhiều thời gian và lao động dẫn đến các máy ly tâm muối lọai này năng suất thấp, ảnh hưởng đến tính đồng bộ cho các dây chuyền chế biến muối tinh Để tăng năng suất của hệ thống người ta phải dùng đồng thời nhiều máy ly tâm gián đoạn

Sau năm 1999, cùng với việc nghiên cứu hoàn thiện dây chuyền công nghệ sản xuất muối tinh, Tổng Công ty Muối đã nhập khẩu máy ly tâm liên tục vào dây chuyền

Hiện nay, một số công ty muối trong nước đã nhập máy ly tâm liên tục của nước ngoài, tuy nhiên các sự cố về kỹ thuật vẫn thường xảy ra (có thể do điều kiện họat động khác nhau hoặc do trình độ vận hành) trong khi nhà cung cấp thì ở xa nên biện pháp khắc phục đã gặp khó khăn Ngoài ra giá thành nhập khẩu cao cũng gây trở ngại cho các cơ sở sản xuất muối ở nước ta khi đầu tư máy này

Hiện nay trong nước chưa tự thiết kế chế tạo được máy ly tâm liên tục

mà mới làm được máy ly tâm kiểu đứng họat động gián đoạn Trong ngành chế biến thực phẩm có 4 đơn vị chế tạo máy ly tâm kiểu đứng gián đoạn là Công ty cơ khí thực phẩm Biên hòa, Công ty Cơ khí thực phẩm Vạn Điểm, Công ty Cơ khí xây lắp Công nghiệp, Phân viện máy và dụng cụ công nghiệp

và Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ và Thiết bị công nghiệp, Đại học Bách Khoa TP HCM

Các loại máy ly tâm được sử dụng trong công nghệ chế biến muối tinh: Máy ly tâm làm việc theo mẻ, máy ly tâm làm việc gián đoạn, máy ly tâm liên

tục Trong các loại máy ly tâm sử dụng phổ biến trong công nghệ chế biến muối hiện nay của nước ta là máy ly tâm gián đoạn

1.3.1 Máy ly tâm gián đoạn

Máy ly tâm gián đoạn có các loại như sau: Máy ly tâm 3 chân, máy ly tâm kiểu treo, máy ly tâm tháo bã bằng gạt,… thông dụng nhất hiện nay là sử dụng máy ly tâm 3 chân do loại máy này có một số tính năng như dễ chế tạo, giá thành rẻ

1.3.1.1 Máy ly tâm 3 chân

+ Đặc điểm của máy:

Là hoạt động gián đoạn có thể tháo bã bằng tay hay bằng dao, tốc độ quây thấp 700-900 vòng /phút Máy ly tâm loại này thường sử dụng để ly tâm các huyền phù thô và trung bình, máy

ly tâm 3 chân có thể là ly tâm lắng hoặc ly tâm lọc ,

Hình 1.7 Máy ly tâm 3 chân

+ Ưu - Nhược điểm:

Máy có thể làm việc với tải trọng lệch tâm tương đối lớn nhờ các lò xo giảm chấn Điểm treo của kết cấu nằm trên trọng tâm phần treo nên khi làm việc máy rất ổn định, chiều cao máy thấp nên tiện cho việc tháo bã bằng tay Tuy nhiên nhược điểm của máy là bộ phận truyền động nằm ở dưới nên dễ bị

ăn mòn hoá học [6]

1.3.1.2 Máy ly tâm kiểu treo

Đặc điểm chung của loại máy ly tâm kiểu treo là làm việc theo từng mẻ, chủ yếu là loại đứng lấy bã ở phía trên hoặc phía dưới

Các công đoạn làm việc chính trên máy gồm:

Hình 1.8 Sơ đồ nguyên lý máy ly tâm kiểu treo

1- Thùng quay; 2- Trục; 3- Động cơ điện; 4- Ổ trục;

5- Khung treo; 6- Vỏ thùng; 7- Ổ tựa ; 8- Chóp

+ Ưu - Nhược điểm:

Máy có kết cấu máy đơn giản, giá thành rẻ tuy nhiên máy ly tâm gián đoạn do phải dừng máy để tháo bã nên năng suất rất thấp không thể tự động hóa trong dây chuyền [2]

hứng phía dưới

Hình 1.9 Sơ đồ nguyên lý máy ly tâm tháo bã bằng gạt

1- Thùng quay; 2- Trục nằm ngang; 3- Dao cạo bã;

4- Ống dẫn huyền phù; 5- Máng tháo bã

Tại thời điểm quá trình cạo bã kết thúc, dao cạo bã hay thanh gạt sẽ được hạ xuống đến vị trí thấp nhất và van tự động lại mở ra để huyền phù chảy vào rôto, và quá trình ly tâm lại lặp lại

Thời gian thao tác của máy: Nạp liệu 0,5 - 2,5 phút; ly tâm 0,4 - 0,5 phút; tháo bã 0,7 - 5 phút

+ Ưu - Nhược điểm: Máy ly tâm hoạt động gián đoạn, nhưng các thao tác từ nhập liệu, tháo liệu, tháo bã đều được tự động hoá nên tiết kiệm được năng lượng, năng suất tương đối Tuy nhiên chiều dài rôto bị hạn chế, bã bị nghiền nát và khó thay vải lọc.[2]

1.3.2 Máy ly tâm liên tục

Hiện nay các máy ly tâm liên tục có các loại như sau: Máy ly tâm liên tục tháo bã bằng vít xoắn, máy ly tâm liên tục tháo bã bằng lực ly tâm, máy ly tâm liên tục tháo bã bằng píttông Trong đó máy ly tâm liên tục tháo bã bằng pítông được các nước trên thế giới sử dụng nhiều nhất vì loại máy này có ưu điểm hơn so với các loại máy ly tâm khác như cho năng suất cao, sản phẩm có

độ ẩm thấp, tính đồng đều của sản phẩm, năng lượng tiêu tốn cho 1 đơn vị sản phẩm nhỏ

1.3.2.1 Máy ly tâm liên tục tháo bã bằng vít xoắn

Rôto và vít tải được gắn đồng trục, quay cùng hướng với vận tốc khác nhau Khi đó bã tạo ra sẽ bị vít tải đẩy chuyển động dọc theo bề mặt rôto Rôto được gắn trên hai ổ đỡ và được truyền động bằng động cơ qua bộ truyền động đai Vít tải được đặt phía trong rôto và được truyền động qua hệ thống bánh răng hành tinh

Bọc phía ngoài rôto là vỏ máy, phía dưới có lỗ tháo bã và nước lọc

Hình 1.10 Sơ đồ nguyên lý máy ly tâm liên tục tháo bã bằng vít

xoắn

+ Nguyên lý làm việc:

Huyền phù được chảy vào rôto, dưới tác dụng của lực ly tâm sẽ xảy ra quá

trình phân ly: Phần rắn sẽ lắng ở thành rôto và bị vít tải đẩy di chuyển tới phần côn của rôto đi ra ngoài, nước lọc sẽ chảy ngược chiều với phần bã và đi qua

lỗ tháo

+ Ưu - Nhược điểm:

Năng suất cao, tiện lợi dùng để phân riêng huyền phù có đường kính nhỏ và nồng độ cao nhưng tiêu hao năng lượng lớn, nước lọc bị đục

Hình 1.11 Lưu trình công nghệ sản xuất muối tinh

1.3.2.2 Máy ly tâm liên tục tháo bã bằng lực ly tâm

+ Nguyên lý làm việc:

Quá trình tháo bã được thực hiện khi lực ly tâm sinh ra lớn hơn lực ma sát giữa bã và thành rôto

+ Ưu - Nhược điểm:

Máy không cần bất kỳ một cơ cấu tháo bã nào, năng suất làm việc khá cao do không phải ngừng máy, ngoài ra máy có kết cấu đơn giản, an toàn khi

sử dụng, máy làm việc ít bị rung động Tuy nhiên máy ly tâm tháo bã bằng lực

ly tâm cần phải có cấu tạo rôto rất đặc biệt, kích thước lỗ trên rôto từ 0,06 – 0,09mm

1.3.2.3 Máy ly tâm tháo bã bằng píttông

Loại máy này sử dụng để ly tâm các loại huyền phù pha rắn từ 20%; kích thước pha rắn từ 100µm trở lên Đặc biệt máy ly tâm làm việc cho năng suất rất cao đối với các huyền phù có nồng độ pha rắn từ 40 – 50%

Hình 1.12 Máy ly tâm tháo bã bằng píttông

Bảng 1.4 Thông số kỹ thuật may ly tâm:

Lượng chứa nguyên liệu lớn nhất

Năng lực sản xuất (T/H) 5.5-6 (Ammonium 8-10 (Aammonium

sulphate) sulphate) Nguồn : http://www.kimnguyenvn.com

+ Nguyên tắc làm việc của máy:

Huyền phù đưa vào tâm máy qua thiết bị nhập liệu côn 3, phần bã tạo được trên thành rôto sẽ được píttông đẩy ra ngoài khi thực hiện chuyển động tịnh tiến nhờ xylanh thủy lực, máy có cấu tạo một bậc hay nhiều bậc Trong trường hợp máy ly tâm nhiều bậc thì rôto của máy là những hình trụ ngắn được xếp so le đồng trục, khi đó rôto chuyển động tịnh tiến qua lại sẽ làm chức năng đẩy cho rôto bên ngoài kế tiếp

+ Ưu - Nhược điểm:

Ưu điểm của máy ly tâm tháo bã bằng píttông: Kết cấu gọn, chắc chắn, hoạt động liên tục, năng lượng tiêu thụ cho một đơn vị sản phẩm nhỏ, năng suất và chất lượng sản phẩm cao

- Píttông chỉ đẩy một phần bã, nên áp suất trên píttông dầu giảm Do đó công suất của động cơ dùng cho bơm dầu cũng giảm

- Chiều dài cho phép nhỏ nên công suất động cơ máy ly tâm cũng nhỏ hơn Do chiều dày bã nhỏ nên quá trình lọc và sấy bã cũng thuận tiện hơn

- Năng lượng tiêu tốn đều nên làm việc ổn định, độ bền cao

- Loại máy này thích hợp ly tâm các huyền phù có nồng độ pha rắn từ 50% trở lên Thường dùng để ly tâm các huyền phù có pha rắn dạng tinh thể như NaCl,

CaSO4,…

Nhược điểm chính của máy là cấu tạo phức tạp, lưới lọc chóng mòn do

ma sát giữa píttông và bã trong quá trình đẩy bã

-Chương 2 THIẾT KẾ MÁY LY TÂM

2.1 Thiết kế sơ đồ động học

Trên cơ sở thông tin cũng như sự phân tích các thiết bị ly tâm hiện có, đặc biệt là những máy phục vụ cho ngành muối, máy ly tâm liên tục đáp ứng được yêu cầu của qui trình chế biến muối năng suất cao, sản xuất đồng bộ Chính vì thế đề tài sẽ tập trung đi sâu nghiên cứu cơ sở lý thuyết, xây dựng mô hình thực nghiệm làm cơ sở cho việc tính toán thiết kế và xây dựng qui trình công nghệ chế tạo một máy ly tâm muối liên tục năng suất 3 tấn/giờ phù hợp với điều kiện sản xuất cũng như khả năng đáp ứng về công nghệ chế tạo tại Việt Nam

Máy ly tâm có hai dạng là trục đứng và trục ngang Kiểu máy ly tâm liên tục trục đứng, trống côn tháo liệu bằng chấn động cũng có sử dụng để tách pha rắn và lỏng nhưng chỉ áp dụng cho những sản phẩm dễ thóat liệu như là hỗn hợp nước tinh bột và xác khoai mì trong dây chuyền chế biến khoai mì theo phương pháp ướt

Máy ly tâm liên tục trục ngang có hai kiểu trống ly tâm là trống côn và trống trụ Kiểu trống côn thì thường tháo liệu theo trục vít Kiểu trống trụ thì

có hai lọai là lọai một cấp và nhiều cấp (tầng), thường dùng phương pháp tháo liệu kiểu pit tông

Trong máy ly tâm kiểu pít tông nhiều cấp, trên đường thoát liệu qua từng cấp, làm khối hỗn hợp muối “xốp” hơn, tạo điều kiện tách nước tốt hơn

Do yêu cầu về ẩm độ sau khi ly tâm cũng như những tính chất cơ lý của muối, máy ly tâm trục ngang hai cấp sẽ được chọn nghiên cứu thiết kế và chế tạo

Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy ly tâm liên tục được nghiên cứu và trình bày trên hình sau đây:

Dung dịch huyền phù (muối và nước muối bão hòa) từ cơ cấu định lượng qua ống cấp liệu (1) vào đĩa phân phối (3) Dưới tác dụng của trường ly tâm, dung dịch huyền phù văng ra mặt sàng phân ly (lắp trên trống quay trong

(6)) Chất lỏng văng ra khỏi mặt sàng theo các rãnh hở, còn chất rắn được giữ lại hình thành lớp bã muối hình vành khăn Cùng với sự tiến lùi của cần đẩy gắn với trống quay trong và đĩa gạt (3), lớp bã được văng ra mặt sàng của trống quay ngoài (4), đồng thời hình thành lớp bã mới trên mặt sàng trống quay trong (6) Lớp bã mặt sàng ngoài lại rơi vào rãnh của trống quay ngoài và nhờ hệ dao cắt gạt ra thùng chứa bên dưới Lượng nước muối bão hoà đồng thời thoát ra được quay về bồn chứa nước chạt

Hình 2.1 Sơ đồ động của máy ly tâm liên tục

1 Ống cấp liệu 2 Đĩa chặn 3 Đĩa phân phối

4 Tang quay ngoài 5 Lưới lọc 6 Tang quay trong

7 Trục pistong (đẩy tang quay trong) 8 Vỏ thùng

9 Ống phun nước

A Cửa nạp liệu B Cửa xả nước trong C Cửa xả bã

Vấn đề cần quan tâm trong quá trình thiết kế máy ly tâm muối là phải nghiên cứu cơ cấu phân bố đều nguyên liệu đầu vào (dung dịch huyền phù) trên mặt sàng trống ly tâm để đảm bảo tính cân bằng động trong quá trình ly tâm Nhờ vậy máy có thể làm việc an tòan với trục cứng mà không cần phải sử dụng trục mềm, dẫn đến đơn giản hơn trong công nghệ chế tạo cũng như giảm giá thành thiết bị Trong trường hợp này, để tăng cường khả năng ổn định của máy, cần quan tâm việc tính toán đường kính và chiều dài trục quay hợp lý, đồng thời thiết kế trống ly tâm sao cho trọng tâm khối quay gần về phía ổ đỡ đảm bảo ổn định cho trống ly tâm

2.2 Tính toán thiết kế máy ly tâm

2.2.1 Tính toán thông số động học của máy ly tâm liên tục

Thông số động học của máy ly tâm là những thông số quan trọng làm

cơ sở cho quá trình thiết kế chế tạo máy và là các thông số quyết định năng suất, kết cấu, giá thành của máy Đối với máy ly tâm liên tục tháo bã bằng píttông, các thông số động học chủ yếu bao gồm: Số vòng quay của hệ trục chính (bao gồm cả rôto trong và rôto ngoài), hành trình và tần số đẩy bã

2.2.1.1 Hệ số phân ly

Khi rôto quay, bã muối trong rôto chịu tác dụng của lực ly tâm:

( )2 2

900

TB TB

RTB : Bán kính trung bình của huyền phù trong rôto,

m n: Số vòng quay của hệ rôto, vòng /phút

Hệ số phân ly nói lên lực ly tâm lớn hơn trọng lực bao nhiêu lần Tăng trị số hệ số phân ly thì quá trình phân ly của các pha được tăng cường, nhưng điều này bị hạn chế bởi:

- Điều kiện bền, điều kiện ổn định cũng như điều kiện cân bằng máy

- Điều kiện công nghệ: Nếu các hạt rắn lớn hơn bị nén ép thì tăng hệ số phân ly quá trình phân ly tăng Nếu hạt rắn nhỏ bị nén ép thì ngược lại

Muốn tăng hệ số phân ly ta cần tăng vận tốc góc ω và tăng bán kính quay RTB Nhưng tăng vận tốc góc lợi hơn vì yếu tố phân ly vì yếu tố phân ly tỉ

lệ với bình phương vận tốc góc và chỉ tỉ lệ tuyến tính với bán kính quay Vì vậy ở các máy ly tâm siêu tốc người ta thường dùng số vòng quay n rất lớn mà bán kính rôto RTB thì rất nhỏ

Hệ số phân ly được xác định theo công thức tính năng suất của thiết bị như sau:[1]

2.12 W60

Các thông số cần xác định: K: Hằng số lọc h: Chiều dày lớp bã,

m

FL: Diện tích bề mặt lọc, m2