Nghiên cứu khí động lực học máy làm sạch nilon MLSNL 30

1 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Nilon nhà hóa học Anh Alexander Parkes phát minh, đời cách khoảng 150 năm [5, 6] Nilon thường dùng dạng túi, sản xuất từ nhựa polyethylene có nguồn gốc từ dầu mỏ q trính tự phân hủy diễn chậm Với tình tiện dụng, túi nilon sử dụng rộng rãi sản xuất đời sống dạng bao bí, đóng gói Túi nilon dùng làm bao chứa loại nơng sản, thực phẩm, vật liệu xây dựng, hóa chất, dạng bột, nhão lỏng Không thế, túi nilon dùng làm lớp bảo vệ ngồi, hay trang trì cho bao bí Trong đời sống, túi nilon dùng dạng túi, cặp sách, Những đặc điểm ưu việt sản xuất tiêu dùng việc sử dụng túi nilon làm lu mờ tác hại xấu mơi trường thải bỏ Đó lý chình yếu giải thìch túi nilon lại dùng phổ biến nhiều quốc gia giới bất chấp cảnh báo tác hại to lớn nhiều mặt tới môi trường, sức khỏe trở thành vấn nạn quản lý môi trường hầu hết quốc gia phát triển, có Việt Nam Chình ví vậy, rác thải hàng ngày có khối lượng lớn túi nilon, gọi chung rác thải nilon Ở nước ta, việc sử dụng tràn lan loại túi nilon hoạt động sinh hoạt xã hội, chủ yếu đặc biệt loại túi siêu mỏng, thể dễ dãi người cung cấp người sử dụng; người bán sẵn sàng đưa thêm vài túi nilon cho người mua yêu cầu; người mua ìt mang theo vật đựng (túi xách, ) ví biết chắn mua hàng hóa có túi nilon kèm theo để xách Ngày người ta chủ yếu dùng giải pháp sau để khống chế xử lý rác thải từ nilon: - Một thu gom tái chế; - Hai giảm ìt cấm sử dụng loại nilon khó phân huỷ; - Ba khai thác mở rộng sử dụng túi làm giấy chế phẩm nhựa tự phân huỷ.v.v để thay túi nhựa không dễ bị phân huỷ Thực tế xã hội cho thấy, giải pháp thu gom, tái chế giải pháp phù hợp thời gian mà thời gian tương lai tình hiệu dụng, kinh tế việc sử dụng túi nilon Hiện sản xuất nước giới sử dụng loại sàng phân loại kết hợp với biện pháp rửa để làm ssạch nilon Việc đề xuất đưa giải pháp tách tạp chất học có khối nilon từ rác thải máy làm nilon theo nguyên lý đập – hút tác giả Nguyễn Thị Kiều Hạnh giải pháp tiên tiến, hiên đại, mang tình cơng nghệ lẫn thiết bị làm Cho nên việc nghiên cứu khì động lực học máy làm nilon MLSNL – 30 thiết bị lần đế xuất có tình mới, tình cấp thiết ý nghĩa khoa học sâu sắc Kết nghiên cứu nhằm giải thìch chế làm việc loại thiết bị khả ứng dụng vào sản xuất để góp phần giải nhu cầu cấp bách nạn “ô nhiễm trăng nước ta” Được chấp thuận Ban chủ nhiệm khoa Cơ khì, phòng Đào tạo sau đại học Ban giám hiệu trường đại học Lâm nghiệp, hướng dẫn TS Nguyễn Như Nam, tiến hành đề tài: c u c c s c S – 30” Mục đích nghiên cứu đề tài 1) Xây dựng phương trính tốn học biểu diễn phụ thuộc thơng số khì động học buồng làm áp suất lưu lượng vị trì chiều dài buồng làm vào số vòng quay trống làm 2) Xây dựng hệ phương trính vi phân mơ tả chuyển động khối nilon tác động đập chuyển động quán tình buồng làm Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu máy làm nilon MLSNL – 30 Đây sản phẩm đề tài nghiên cứu khoa học cấp Thành phố Hồ Chì Minh : “Nghiên cứu máy làm nilon theo nguyên lý đập rũ ứng dụng công nghệ tái chế nilon từ nguồn rác thải” ThS Nguyễn Thị Kiều hạnh TS Nguyễn Như Nam chủ nhiệm trường đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chì Minh đơn vị chủ trí Phạm vi nghiên cứu nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm khì động lực học máy làm nilon MLSNL – 30 Phƣơng pháp nghiên cứu Áp dụng phương pháp điều tra thống kê, tra cứu tài liệu để nghiên cứu phần nội dung tổng luận sở lý luận đề tài Áp dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm để xây dựng phương trính tốn học dạng đa thức bậc II mơ tả mơ hính khì động học biểu diễn phụ thuộc hai thông số áp suất tồn phần lưu lượng trung bính buồng làm MLSNL – 30 vào số vòng quay trống làm n [vg/ph] mối vị trì chiều dài trống làm hay chiều dài buồng làm Các thông số TƯH mô hính khì động học xác định TƯH mơ hính tốn học lập theo phương pháp TƯH đơn đa mục tiêu Q trính tình tốn TƯH tiến hành máy tình điện tử phần mềm tác giả Nguyễn Như Nam, Trần Thị Thanh, Nguyễn Trì Tấn (1998) Sử dụng nguyên lý Đalămpe [3, 4] để xây dựng hệ phương trính vi phân mô tả chuyển động khối nilon buồng làm MLSNL – 30 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài  Ý nghĩa khoa học đề tài là: Thơng qua nghiên cứu khì động lực học buồng làm MLSNL – 30 để làm rõ chế hoạt động máy phục vụ công tác thiết kế, chế tạo TƯH MLSNL – 30  Ý nghĩa thực tiễn đề tài là: Tham gia giải vấn nạn môi trường nước ta Nội dung luận văn lồng ghép với đề tài nghiên cứu khoa học cấp Thành phố Hồ Chì Minh Chƣơng TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng luận cơng trình cơng bố vấn đề nghiên cứu Cho đến thời điểm tại, ngồi nước có cơng trình nghiên cứu ThS Nguyễn Thị Kiều Hạnh [6, 7] dạng đề tài nghiên cứu khoa học cấp Cơ sở (trường đại học Nơng Lâm Tp Hồ Chì Minh) cấp Thành phố Hồ Chì Minh sử dụng nguyên lý đập – hút cho máy làm nilon, lại chưa có cơng bố sử dụng nguyên lý đập – hút để phân loại, làm nguyên liệu nói chung làm rác thải nilon nói riêng Các kết nghiên cứu nguyên lý đập – hút ứng dụng cho máy đập dọc trục để tách hạt thu hoạch có hạt Ví phần tổng luận cơng trính cơng bố vấn đề nghiên cứu trính bày máy đập – hút sử dụng tách hạt thu hoạch có hạt Kết nghiên cứu máy làm nilon theo nguyên lý đập hút MLSNL – 30 trính bày mục 1.2 phần sở lý luận đề tài 1.1.1 C c ết c u ước Năm 1954 А А Vưsoki [22] có cơng trính biên soạn đo lực cản máy nơng nghiệp có máy đập dùng thu hoạch có hạt với tên gọi “ Động lực học máy nông nghiệp” Năm 1973 S А Alpherrov [19] có cơng trính biên soạn động lực học trống đập máy gặt đập liên hợp với tên gọi “Động lực học máy liên hợp thu hoạch ngũ cốc” Năm 1978 Ie S Baxoi [20] có cơng trình biên soạn đầy đủ lý thuyết cấu tạo trống đập thu hoạch có hạt với tên gọi “ Lý thuyết cấu tạo tình tốn máy nơng nghiệp” Ie S Baxoi nghiên cứu tổng kết kết nghiên cứu trước cơng trình về: sở vật lý đập tách hạt trống đập; loại q trình cơng nghệ trống đập; khả cho qua trống đập; phân tách hạt trống đập; phương trính trống đập; xác định thông số trống đập; cân trống đập Giáo trính tổng kết, biên soạn Ie S Baxoi dịch, làm tài liệu tham khảo chình, giáo trính giảng dạy nhiều trường đại học giới Năm 1982, V M Huynh ctv [28] nhận xét trính phân tách hạt buồng đập máy đập dọc trục q trính ngẫu nhiên đưa mơ hính toán học hàm mật độ : f i (t)  Trong đó: 1/Ti e Ti (1.1) t – biến thời gian; Ti – ước lượng trung bính thời gian để mật độ hạt đạt xác suất fi; i – số phụ, i = cho hạt tách ra, i = cho hạt di chuyển để phân ly, i = cho phân ly hạt máng sàng lõm Năm 1988, J M Gregory (bộ mơn Cơ khì Nơng nghiệp trường đại học kỹ thuật Texas Tech, USA) có cơng bố ứng dụng mơ cho q trính đập tách hạt máy đập dọc trục [26] Xuất phát từ mơ hính lý thuyết: Ei dU  U dN E n M Trong đó: (1.2) U – khối lượng hạt chưa tách; N – số lần va đập; Ei – lượng chi phì cho va đập; En – lượng cần thiết để tách hạt; M – khối lượng hạt tách J M Gregory (1988) xây dựng phương trính phân ly tổng quát : F1  e r.(B/E n ).W.F.f( , 3 )/R Trong đó: (1.3) r – tỉ lệ hạt rơm; B – tốc độ quay trống đập, vg/ph; ‎ En – lượng cần thiết để tách hạt, J/kg; W – chiều rộng buồng đập, m; F – lực liên kết hạt với rơm, N; R – lượng cung cấp vào trống đập, kg/ph; f(2,3) – hàm số chưa biết dùng đánh giá trính phân ly Với: 2 – tỉ số chiều dài máng trống L với khe hở trống đập máng trống C 3 – tỉ số chiều dài máng trống L với đường kình trống đập D Phương trính (1.3) tương đồng với công bố Phan Hiếu Hiền (1973), Ie S Baxoi (1978), … trước dạng đơn giản Bằng phương pháp thực nghiệm, J M Gregory (1988) xác định phương trính phân ly hạt mơ tả tỉ số khối lượng hạt chưa tách toàn khối lượng hạt công thức (1.3) với hệ số tương quan R2 = 0,97, độ tin cậy p = 0,999 F1  e  r.(F/En ).W(B/R).(0,146 0,00139.π ).(1 e Trong đó: 0,176.π ) (1.4) r – tỉ lệ hạt rơm; F – lực liên kết hạt với rơm, N; En – lượng cần thiết để tách hạt, J/kg; W – chiều rộng buồng đập, m; B – tốc độ quay trống đập, vg/ph; R – lượng cung cấp vào trống đập, kg/ph; 4 – chuẩn số đồng dạng xác định theo công thức: π4  L.D S C.D Với: L – chiều dài máng trống, m; DS – đường kình trống đập mơ hính, m; C – khe hở trống đập máng trống, m; D – đường kình trống đập xét, m 0,146, 0,00139, 0,176 – hệ số thực nghiệm Năm 2000, M E De Simone ctv [25] phát triển phương trính mật độ hạt (biểu diễn trính phân ly) V M Huynh ctv (1982) thành phương trính hiệu phân ly hạt máy đập hạt đậu sau: ηT   λ1  λ  λ  λ  λ1  λ  λ λ λ  λ .e  λ1 t p  λ λ λ  λ e  λ t p  λ λ λ  λ .e  λ t p  3 1 2   (1.5) Trong đó: 1 = 1/T1, với T1 thời gian hạt đập khỏi khối lúa; 2 = 1/T2, với T2 thời gian hạt chuyển động xuyên qua khối lúa sau bứt khỏi rơm; 3 = p 2, với p xác suất hạt chui qua khỏi máng sàng; – thời gian hạt tồn buồng đập Phương trính (1.5) kiểm chứng thực nghiệm hính 1.1 Kết thực nghiệm cho thấy có tương đồng kết nghiên cứu l‎ý thuyết thực nghiệm Hình 1.1 Các giá trị tương ứng lý thuyết (công thức 3.55) thực nghiệm hiệu phân ly hạt máy đập hạt đậu ( Theo M E De Simone ctv, [25]) P I Miu (2002) [31, 32] mơ tả q trính đập, tách hạt khỏi phận đập dọc trục kiểu cấp liệu tiếp tuyến (hình 1.2) Hình 1.2 Sơ đồ biểu diễn phận đập dọc trục (Theo P I Miu, [31, 32]) Theo P I Miu, trính đập, tách hạt gồm giai đoạn là: tách hạt khỏi bông; di chuyển hạt khỏi khối lúa di chuyển hạt qua lỗ sàng Ơng xây dựng mơ hính tốn học mơ tả q trính đập tách hạt phận đập dọc trục với cấp liệu kiểu tiếp tuyến biểu diễn phương trính mật độ hạt khối vật liệu đập: x 1 S n1   x  λ.e  λs ds  x.e  λ.x l l   x  β.1  e   λ.1  e λ β l Sf1  Ss1 λ x  β.x e  e  λ.x λ β l  β.x  λ.x (1.6) x S n1  Sf1  Ss1  100 ; (x  l) l  x x x λ.β x  β.x Sd1  f(x).g(x)   f(z).g(x  z).dz  e  e  λ.x l l λ β l x Sd2  f(x).g(x)   f(z).g(x  z).dz  Trong đó:  λ.β  β.x e  e  λ.x λ β   Sn1 – mật độ hạt chưa đập đoạn cấp liệu (x  l); Sf1 – mật độ hạt tự phân ly tương ứng theo vị trì chiều dài rơ to đập đoạn cấp liệu (x  l); Ss1 – hàm phân bố tìch lũy phân ly hạt tương ứng theo vị trì chiều dài rơ to đập đoạn cấp liệu (x  l); Sd1 – mật độ hạt khối vật liệu đập đoạn cấp liệu (x  l); Sd2 – mật độ hạt khối vật liệu đập đoạn sau cửa cấp liệu ( l  x  L); f(x) – mật độ hạt giai đoạn tách hạt khỏi di chuyển khỏi khối lúa; g(x) – mật độ hạt giai đoạn di chuyển qua lỗ sàng; x – tọa độ xét theo chiều dài buồng đập; z – biến số xét theo chiều dài buồng đập;  – đặc trưng tốc độ đập dịch chuyển hạt buồng đập;  – đặc trưng tốc độ phân ly hạt Hình 1.3 Biểu diễn thay đổi số trính đập phân ly (Theo P I Miu, [31, 32]) P I Miu thực nghiệm máy đập dọc trục nghiệm có thơng số là: đường kình rơ to 0,45 m; chiều dài cửa cấp liệu l = 0,57 m; chiều dài buồng đập L = 1,8 m; số đập 8; góc vìt đập 800 Quy hoạch thực nghiệm tiến hành với độ ẩm khối vật liệu đập 12 %, chiều dài 87 cm, tỉ lệ hạt rơm 1/1,2 Kết nghiệm xác định đặc trưng tốc độ phân ly hạt  = 3,03  10 3,94 1/m, đặc trưng tốc độ đập dịch chuyển hạt buồng đập  = 3,95  5,06 1/m với hệ số tương quan R2 = 0,981  0,996, đồ thị biểu diễn thay đổi số trính đập phân ly hính 1.3, đồ thị ảnh hưởng lượng cung cấp ẩm độ vật liệu đập đến phân ly hạt hính 1.4 Hình 1.4 Ảnh hưởng lượng cung cấp ẩm độ vật liệu đập đến phân ly hạt (Theo P I Miu, [31, 32]) Cũng năm 2002, P I Miu [32] xây dựng mơ hính tốn học mơ tả chuyển động hạt phận đập dọc trục dựa giả thiết là: vật liệu cấp vào buồng đập di chuyển theo lớp liên tục; vận tốc chuyển động vật liệu theo chiều dài buồng đập hàm liên tục; lực tác động hướng tâm theo phân ly hạt không làm ảnh hưởng đến di chuyển vật liệu P I Miu xác định lý ‎thuyết chiều dài bước dịch chuyển quay khối vật liệu buồng đập là: p am  2. R S Trong đó: v am  2. R S v tm a.b.x b 1 vam – vận tốc vật liệu theo phương dọc trục vtm – vận tốc vật liệu theo phương tiếp tuyến RS – bán kình buồng đập; (1.7) 86 AA = -8.51852E-4 BB = 8.55967E-5 P1.3 Kết xử lý số liệu cho hàm lƣu lƣợng trung bình dòng khơng khí buồng y2 (Q) [m3/s] P1.3.1 Kết p â t c p ươ tr buồ s c sa hàm ưu ượ [m3/s] (d 04/15/16 tru bình dòng khơng khí ã óa) 10:53:27 PM Page ANOVA for y2 - factor study Effect Sum of Squares DF Mean Sq F-Ratio P-value A:x1 0228893 0228893 158.59 0062 B:x2 0280847 0280847 194.58 0051 AB 0135722 0135722 94.03 0105 AA 0081633 0081633 56.56 0172 BB 0177224 0177224 122.79 0080 Lack-of-fit 0003876 0001292 90 5661 Pure error 0002887 0001443 Total (corr.) 08581418 R-squared = 0.99212 P1.3.2 Kết t tr buồ 04/15/16 10 R-squared (adj for d.f.) = 0.98424 t s c ệ số qu hàm ưu ượ [m3/s] d tru bì ã óa 11:05:23 PM Regression coeffs for y2 - factor study -constant = 0.884667 A:x1 = 0.0534899 dò Page 87 B:x2 = 0.0592503 AB = 0.05825 AA = -0.0380208 BB = -0.0560208 -P1.3.3 Kết t tr buồ t ệ số qu hàm ưu ượ s c Q [m3/s] d 04/15/16 t tru Regression coeffs for Q - factor study = -0.117313 A:n = 2.34248E-3 B:l = -1.63661E-4 AB = 8.62963E-7 AA = -1.68981E-6 BB = -2.76646E-7 Phụ lục Kết tính tốn TƢH P2.1 Kết tính tốn TƢH đơn mục tiêu P2.1.1 Kết t P2.1.1.1 Cực tiểu t TƯH dò c 10:50:55 PM constant bì ( a H) Page ô 88 P2.1.1.2 Cực đại P2.1.2 Kết t nh toán TƯH P2.1.2.1 Cực tiểu P2.1.2.2 Cực đại ( a Q) 89 P2.2 Kết tính tốn TƢH đa mục tiêu P2.2.1 Kết t t TƯH a ục t u t e ướ 1max, y2max 90 P2.2.2 Kết t t TƯH a ục t u t e ướ 1max, y2min 91 92 P2.2.3 Kết t t TƯH a ục t u t e ướ 1min, y2max 93 94 95 P2.2.4 Kết t t TƯH a ục t u t e ướ 1min, y2min 96 97 98 99 Phụ lục Một số hình ảnh thực đề tài Hình P.1 MLSNL – 30 Hình P.2 Trống làm MLSNL – 30 100 Hính P.3 Trống làm MLSNL – 30 Hính P.4 Phân tách chất bẩn chủ yếu phìa đầu trống làm ... khỏi nilon 2.2.2.3 Thiết bị nghiên cứu Máy làm nilon từ nguồn rác thải MLSNL – 30 + Xuất xứ máy: MLSNL – 30 sản phẩm đề tài nghiên cứu khoa học cấp Thành phố Hồ Chí Minh : Nghiên cứu máy làm nilon. .. chuyển động khối nilon buồng làm MLSNL – 30 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài  Ý nghĩa khoa học đề tài là: Thơng qua nghiên cứu khì động lực học buồng làm MLSNL – 30 để làm rõ chế hoạt động máy. .. quán tình buồng làm Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu máy làm nilon MLSNL – 30 Đây sản phẩm đề tài nghiên cứu khoa học cấp Thành phố Hồ Chì Minh : Nghiên cứu máy làm nilon theo nguyên