Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và thực nghiệm máy ép viên đa nguyên liệu

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM NGÔ THANH NGHĨA NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ THỰC NGHIỆM MÁY ÉP VIÊN ĐA NGUYÊN LIỆU Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ Mã ngành: 60.520103 LUẬN VĂN THẠC SĨ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2020 Cơng trình hồn thành Trường Đại học Cơng nghiệp TP Hồ Chí Minh Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Bùi Trung Thành Luận văn thạc sĩ bảo vệ Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh ngày 21 tháng 11 năm 2020 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: TS Châu Minh Quang - Chủ tịch Hội đồng TS Nguyễn Khoa Triều - Phản biện PGS TS Hoàng Anh Tuấn - Phản biện TS Phạm Trung Thành - Ủy viên TS Ao Hùng Linh - Thư ký CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ BỘ CƠNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Ngô Thanh Nghĩa MSSV: 17000461 Ngày, tháng, năm sinh: 15/06/1988 Nơi sinh: Long An Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí Mã chuyên ngành: 60.520103 I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thực nghiệm máy ép viên đa nguyên liệu NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Tổng quan viên nén, máy ép viên nén Thiết kế mơ hình máy máy ép viên nén Xây dựng chế độ làm việc máy tạo viên nén để tạo viên nén đa nguyên liệu có nhiệt trị cao theo hướng xử lý rác thải sản xuất công nghiệp gỗ chất thải rắn II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ 05/04/ 2019 III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ 25/09/2020 IV NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS Bùi Trung Thành Tp Hồ Chí Minh, ngày 28 tháng 09 năm 2020 NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MƠN ĐÀO TẠO TRƯỞNG KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ LỜI CẢM ƠN Trong trình thực đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thực nghiệm máy ép viên đa nguyên liệu”, nhận nhiều giúp đỡ, tạo điều kiện nhà trường, quan người xung quanh Với lòng chân thành, cho phép bày tỏ biết ơn đến Ban Giám Hiệu, Khoa Cơ Khí, Phịng Sau Đại Học giảng viên trường Đại học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh tạo điều kiện cho tơi học tập thực đề tài Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy PGS TS Bùi Trung Thành, trực tiếp dìu dắt, hướng dẫn bảo tơi suốt q trình học tập Tôi xin chân thành cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp gia đình đợng viên, khích lệ, tạo điều kiện giúp đỡ tơi suốt q trình học tập và thực luận văn Một lần nữa, tơi xin trân trọng cảm ơn! i TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thực nghiệm máy ép viên đa nguyên liệu” thực Khoa Cơ Khí Trường Đại Học Cơng Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh Nguồn nguyên liệu mùn cưa thu thập một số xưởng gỗ tỉnh Bình Dương, Long An với nylon bao bì thực phẩm thu từ xưởng gỗ thực nghiệm sản xuất viên nén Thành Phố Hồ Chí Minh Kết nghiên cứu tính tốn thiết kế máy ép viên nén với thơng số kỹ thuật: Kích thước máy (D x R x C) (815 x 335 x 690)mm; Năng suất 25kg/h; Công suất motor 2,2 kW; Số vịng quay trục 680 vg/ph; Đường kính khn 120mm; Số lỗ khn 104 lỗ; Đường kính lỗ khn 6mm; Đường kính lơ nén 77mm Thực nghiệm xác định chế độ làm việc máy ép viên nén bao gồm : Với tỷ lệ hỗn hợp 85% mùn cưa 15% bột nhựa PP, độ ẩm 13% kích thước ngun liệu phạm vi 1mm chế đợ làm việc máy nén gồm: Số vịng quay khn 680(vịng/phút) Khe hở khn ép lô ép 0,5mm Cho kết quả: Hiệu suất sản xuất viên nén đạt 64,33%, tiêu thụ điện riêng 1148(Wh/kg), khối lượng riêng 1067,87(kg/m3) nhiệt trị riêng 5631,6 (kJ/kg) Việc sản xuất viên nén đa nguyên liệu có thành phần mùn cưa bợt nhựa PP góp phần việc giảm bớt rác thải rắn môi trường bổ sung thêm cho ngành lượng thêm mợt nhiên liệu góp phần hạn chế việc sử dụng nguyên liệu hóa thạch có từ thiên nhiên, để bảo vệ môi trường sống ngày xanh đẹp ii ABSTRACT The topic "Research, design, manufacture and experiment of multi-material pellet presses" was conducted at the Faculty of Mechanical Engineering of Ho Chi Minh City University of Industry The source of sawdust material collected at some wood factories of the two provinces of Binh Duong and Long An with nylon is food packaging obtained from these two wood factories and experimentally produced tablets in Ho Chi Minh City Research results have calculated and designed the tablet press with technical parameters: Machine size (D x R x C) is (815 x 335 x 690) mm; Productivity 25kg / h; Motor capacity of 2.2 kW; Number of spindle rotation 680 vg / ph; Mold diameter 120mm; Number of holes in the mold 104 holes; Diameter of the mold hole is 6mm; Diameter of compression batch 77mm The experiment has determined the working mode of the pellet press including: With a mixture rate of 85% sawdust and 15% of PP plastic powder, moisture 13% of the material size within 1mm, the working mode of the compressor includes: Number of rotations of the mold is 680 (rpm) The gap between the injection mold and the press roller is 0.5mm The results were: Tablet production efficiency reached 64.33%, specific power consumption 1148 (Wh/kg), density 1067.87 (kg/m3) and specific calorific value was 5631.6 (kJ/kg) The production of multi-material pellets with sawdust and PP plastic powder contributes to the reduction of solid waste in the environment and adds a new fuel to the energy industry, which limits the use of fossil raw materials come from nature, to protect the greener, cleaner and more beautiful living environment iii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thực nghiệm máy ép viên đa nguyên liệu” công trình nghiên cứu thân, hướng dẫn giáo viên hướng dẫn PGS TS Bùi Trung Thành Các số liệu sử dụng luận văn có nguồn gốc rỏ ràng, công bố theo quy định trích dẫn phần tài liệu tham khảo Các số liệu kết trình luận văn hoàn toàn trung thực, kết nghiên cứu luận văn chưa công bố bất kỳ cơng trình nghiên cứu khác Học viên Ngơ Thanh Nghĩa iv MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ .ii ABSTRACT iii LỜI CAM ĐOAN iv MỤC LỤC v DANH MỤC HÌNH ẢNH xi DANH MỤC BẢNG BIỂU .xiv BẢNG KÝ HIỆU xv DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xvi MỞ ĐẦU 1 Cấp thiết đề tài Mục tiêu .1 Đối tượng nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu .2 Nội dung thực Ý nghĩa đề tài Phạm vi nghiên cứu / giới hạn đề tài nghiên cứu Kết cấu luận văn CHƯƠNG TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1 Tiềm sinh khối Việt Nam 1.2 Giới thiệu viên nén nhiên liệu .5 1.2.1 Phân loại viên nhiên liệu .5 1.2.2 Giới thiệu một số loại viên nén đơn chất [3] .6 v 1.2.2.1 Viên nén rơm khô 1.2.2.2 Viên nén rơm tươi 1.2.2.3 Viên nén lõi ngô 1.2.2.4 Viên nén mùn cưa 1.2.2.5 Viên nén trấu 1.2.2.6 Viên nén đa nguyên liệu 1.3 Cơng nghệ sản x́t viên nén nhiên liệu tình hình sản xuất sử dụng viên nén nhiên liệu 1.3.1 Công nghệ sản xuất viên nén nhiên liệu [3] 1.3.1.1 Công đoạn sấy 1.3.1.2 Công đoạn nghiền 1.3.1.3 Công đoạn xử lý vật lý 1.3.1.4 Công đoạn ép viên 1.3.1.6 Công đoạn sàng .11 1.3.2 Tình hình sản xuất sử dụng viên nén nhiên liệu giới nước 11 1.3.2.1 Sản xuất sử dụng viên nén nhiên liệu giới 11 1.3.2.2 Tình hình sản xuất sử dụng viên nhiên liệu Việt Nam 12 1.4 Tình hình nghiên cứu máy ép viên nhiên liệu 13 1.4.1 Tình hình nghiên cứu máy ép viên nhiên liệu giới 13 1.4.2 Tình hình nghiên cứu máy ép viên nhiên liệu nước [3] 15 1.4.3 Các công bố nước quốc tế nghiên cứu viên nén nhiên liệu 15 1.4.4 Các công bố nước quốc tế nghiên cứu máy ép viên .20 1.5 Nguyên liệu sản xuất viên nén 21 1.5.1 Nguyên liệu sản xuất từ phụ phế nông nghiệp [34] 21 1.5.1.1 Phế phẩm từ lúa gạo 21 1.5.1.2 Phế phẩm từ ngô 22 1.5.1.3 Phế phẩm từ nguồn khác 22 vi 1.5.2 Nguyên liệu sản xuất viên nén từ phụ phế phẩm công nghiệp chất thải rắn sinh hoạt 22 1.5.2.1 Phụ phế phẩm từ ngành công nghiệp gỗ .22 1.5.2.2 Chất thải rắn sinh hoạt 23 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 25 2.1 Quy trình cơng nghệ sản x́t viên nén yêu tố ảnh hưởng đến chất lượng .25 2.1.1 Công đoạn sấy 25 2.1.2 Công đoạn nghiền 25 2.1.3 Công đoạn xử lý vật lý 25 2.1.4 Công đoạn ép viên .26 2.1.5 Công đoạn làm nguội 26 2.1.6 Công đoạn sàng 26 2.2 Nguyên lý làm việc máy ép viên nhiên liệu 26 2.2.1 Cơ sở lựa chọn nguyên lý làm việc cho máy ép viên 26 2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình ép viên 29 2.3.1 Độ ẩm nguyên liệu đưa vào ép 29 2.3.2 Vận tốc tương đối lô ép với khuôn ép 30 2.3.3 Khe hở lô khuôn ép 30 2.3.4 Kết cấu chất lượng chế tạo khuôn ép lô ép .30 2.3.5 Áp lực ép 30 2.3.6 Nhiệt độ .31 2.4 Cơ sở lý thuyết đánh giá viên nén .31 2.4.1 Các yếu tố kỹ thuật ảnh hưởng đến công nghệ sản xuất viên nén 31 2.4.1.1 Ảnh hưởng trình nghiền vật liệu đến chất lượng viên nén 31 2.4.1.2 Ảnh hưởng trình sấy đến chất lượng viên nén 32 vii 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 Phụ Lục Bản vẽ thiết kế máy ép viên nén 145 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG CỦA HỌC VIÊN I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ tên: Ngơ Thanh Nghĩa Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 15/06/1988 Nơi sinh: Tân Thạnh – Long An Email: ngothanhnghia8x@gmail.com Điện thoại: 0932 929 181 II Q TRÌNH ĐÀO TẠO: 2007 - 2010 Học Cơ Khí Chế Tạo Máy trường Cao Đẳng Công Thương Tp HCM 2013 – 2015 Học liên thông Đại Học trường Đại Học Công Nghiệp Tp HCM 2017 - 2020 Học cao học trường Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM III Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 2010 đến Công ty TNHH Thang máy Mitsubishi Nhân Viên Việt Nam Tp HCM, ngày 09 tháng 10 Năm 2020 Người khai (Ký tên) Ngô Thanh Nghĩa 146 ... thực nghiệm máy ép viên đa nguyên liệu NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Tổng quan viên nén, máy ép viên nén Thiết kế mơ hình máy máy ép viên nén Xây dựng chế độ làm việc máy tạo viên nén để tạo viên nén đa. .. phẳng Thiết kế chế tạo Thực nghiệm xây dựng chế độ làm việc máy ép viên đa nguyên liệu Ý nghĩa đề tài Việc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thành công máy ép viên nén đa nguyên liệu phù hợp với môi... đoạn ép viên Nguyên liệu đưa vào miệng nạp nguyên liệu máy ép viên hệ thống băng tải, vít tải, nhờ hệ thống để cung cấp nguyên liệu một cách đặn vào miệng nạp nguyên liệu máy nén viên Nguyên liệu