Nghiên cứu hệ thống xử lý mùn cưa cho cưa vòng đứng trong dây chuyền xẻ gỗ tự động

BỘ GIÁO D ỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHI ỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP HOÀNG ĐĂNG KHƯƠNG NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG XỬ LÝ MÙN CƯA CHO CƯA VÒNG ĐỨNG TRONG DÂY CHUYỀN XẺ GỖ TỰ ĐỘNG LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hà Nội, 2016 BỘ GIÁO D ỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHI ỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP HOÀNG ĐĂNG KHƯƠNG NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG XỬ LÝ MÙN CƯA CHO CƯA VÒNG ĐỨNG TRONG DÂY CHUYỀN XẺ GỖ TỰ ĐỘNG Chuyên ngành: Kỹ thuật khí Mã số: 60.52.01.03 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRẦN VĂN TƯỞNG Hà Nội, 2016 i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tôi, s ố liệu, kết luận văn trung thực chưa công b ố cơng trình khác Nếu nội dung nghiên cứu trùng l ặp với cơng trình nghiên cứu cơng b ố, tơi xin hồn tồn ch ịu trách nhiệm tuân th ủ kết luận đánh giá luận văn Hội đồng khoa học Hà N ội, ngày tháng 10 năm 2016 Người cam đoan Hoàng Đăng Khương ii LỜI CẢM ƠN Nhân dịp hoàn thành lu ận văn cho phép tơi bày tỏ lịng bi ết ơn chân thành sâu sắc tới Thầy giáo hướng dẫn khoa học TS Trần Văn Tưởng, dành r ất nhiều thời gian bảo tận tình giúp đỡ tơi hồn thành luận văn Trân trọng cảm ơn lãnh đạo nhà trường, phòng sau Đại học, khoa Cơ điện Cơng trình trường Đại học Lâm nghiệp giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành nhiệm vụ học tập nghiên c ứu Trân trọng cảm ơn lãnh đạo trường Trung cấp nghề Dân Tộc nội trú Nghệ An tạo điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành khóa h ọc luận văn tốt nghiệp Trân trọng cảm ơn Nhà khoa học, bạn đồng nghiệp đóng góp nhiều ý ki ến quý báu su ốt q trình làm hồn ch ỉnh luận văn Hà N ội, ngày tháng 2016 10 năm Tác giả luận văn Hoàng Đăng Khương iii MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC T Ừ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC B ẢNG ix DANH MỤC CÁC HÌNH x MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN C ỨU 1.1 Tổng quan lĩnh vực chế biến gỗ Việt Nam 1.1.1 Vai trò ngành ch ế biến gỗ kinh tế quốc dân 1.1.2 Thực trạng chung ngành chế biến gỗ Việt Nam 1.1.3 Đánh giá xu hướng phát triển lĩnh vực chế biến gỗ tương lai 1.1.4 Ảnh hưởng trình chế biến gỗ đến sức khỏe người 1.2 Tổng quan công ngh ệ thiết bị xẻ gỗ Việt Nam th ế giới 1.2.1 Nguyên liệu đầu vào, sản phẩm xẻ, công nghệ thiết bị xẻ Việt Nam 1.2.2 Công ngh ệ thiết bị xẻ Việt Nam 1.2.3 Công ngh ệ thiết bị xẻ gỗ giới 10 1.3 Tổng quan hệ thống xử lý mùn c ưa xẻ Việt Nam th ế giới 13 Chương MỤC TIÊU, N ỘI DUNG, ĐỐI TƯỢNG PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20 2.1 Mục tiêu nghiên c ứu 20 2.2 Nội dung nghiên cứu 20 2.3 Đối tượng nghiên cứu 20 iv 2.3.1 Quá trình tạo mùn cưa xẻ 20 2.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến lượng mùn cưa trình xẻ 21 2.3.4 Hệ thống tự động thu gom phế liệu 22 2.3.5 Các yêu c ầu hệ thống xử lý mùn c ưa cho hệ thống xẻ tự động 23 2.4 Phạm vi nghiên cứu 23 2.5 Phương pháp nghiên cứu 24 Chương LỰA CHỌN MƠ HÌNH H Ệ THỐNG HÚT MÙN CƯA .25 3.1 Các phương pháp lắng mùn cưa 25 3.1.1 Buồng lắng 25 3.1.2 Thiết bị lắng quán tính 27 3.1.3 Thiết bị xách 28 3.1.4 Cyclon 28 3.1.5 Thiết bị thu hồi kiểu xoáy 31 3.2 Lựa chọn hệ thống hút mùn cưa 32 3.2.1 Lựa chọn thiết bị lắng 32 3.2.2 Lựa chọn quạt hút 33 3.2.4 Lựa chọn sơ đồ công ngh ệ 37 Chương TÍNH TỐN CHO H Ệ THỐNG HÚT MÙN CƯA ĐÃ L ỰA CHỌN 40 4.1 Lý thuy ết tính tốn 40 4.1.1 Bán kính ống dẫn khỏi Cyclon: 40 4.1.2 Kích thước ống vào Cyclon: 40 4.1.3 Bán kính phần hình trụ Cyclon: 41 4.1.4 Tốc độ góc dịng khí Cyclon: 41 4.1.5 Thời gian lưu lại khí Cyclon 41 4.1.6 Thể tích làm việc Cyclon 41 4.1.7 Chiều cao phần hình trụ Cyclon 42 4.1.8 Chiều cao phần hình chóp nón 42 4.1.9 Đường kính bé hạt lắng Cyclon chế độ chảy dòng 42 4.1.10 Năng suất (lưu lượng) Cyclon 42 4.2 Nghiên cứu thực nghiệm 43 v 4.2.1 Lựa chọn địa điểm nghiên cứu 43 4.2.2 Cách xác định lượng mùn cưa tạo tốc độ gió để hút mùn cưa 43 4.2.2.1 Cách xác định tính tốn lượng mùn cưa tạo trình xẻ 43 4.2.2.2 Cách xác định tính tốn tốc độ gió cần thiết 46 4.2.3 Kết thí nghiệm xác định khối lượng mùn cưa tạo .48 4.2.3.1 Kiểm tra số liệu thí nghiệm xác định số lần lặp lại tối thiểu48 4.2.3.2 Khối lượng mùn cưa tạo đơn vị thời gian 49 4.2.4 Kết thí nghiệm xác định vận tốc luồng gió để hút mùn cưa 52 4.2.4.1 Kiểm tra số liệu thí nghiệm xác định số lần lặp lại tối thiểu52 4.2.4.2 Số liệu thí nghiệm xác định vận tốc luồng gió hút mùn cưa 52 4.3 Tính tốn cho hệ thống hút mùn cưa 53 4.3.1 Tính tốn cho Cyclon 53 4.3.1.1 Các thơng s ố cần thiết cho Tính tốn thiết kế 53 4.3.1.2 Tính tốn chọn thông số Cyclon 54 4.3.1.3 Xác định đường kính giới hạn mùn cưa [2] .56 4.3.1.5 Tính ứng suất thiết bị 58 4.3.1.6 Tính chiều dày thiết bị Cyclon 59 4.3.2 Tính chọn quạt hút 60 4.3.2.1 Xác định tổn thất áp suất hệ thống 60 4.3.2.2 Xác định công suất cần thiết để kéo quạt 62 4.3.2.3 Chọn quạt hút 62 4.4 Tính tốn chi phí đầu tư cho hệ thống hút mùn cưa chọn .63 4.3.4 Các thiết bị khác 66 4.3.5 Tổng chi phí xây dựng tồn hệ thống xử lý 67 KẾT LUẬN VÀ KI ẾN NGHỊ 68 Kết luận 68 Kiến nghị 68 TÀI LI ỆU THAM KHẢO vi Ký hiệ u DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT r1 Ý nghĩa Wr b Bán kính ống dẫn khí khỏi Cyclon h Vận tốc khí khỏi Cyclon k Chiều rộng cửa vào Cyclon L Chiều cao cửa vào Cyclon F VE Tỉ số hình học cửa vào Cyclon R Lưu lượng khí vào Cyclon  R 1 Diện tích tiết diện ngang ống hình trụ Cyclon Vận tốc khí vào Cyclon Bán kính phần hình trụ Cyclon W tb  Khoảng cách theo đường kính ống thành thi ết bị Bề dày ống dẫn khí khỏi Cyclon V LV h2 D l h1 h3 h4 Tốc độ khí trung bình trongCyclon Thời gian lưu lại khí Cyclon Thể tích làm việc Cyclon Chiều cao phần hình trụ Cyclon Đường kính Cyclon H Chiều dài ống dẫn khí vào d2 Chiều cao ống tâm có m ặt bích Chiều cao phần thân hình nón Chiều cao phần Đường bên ngồi kính ống tâm cửa tháo mùn cưa Chiều cao thiết bị Cyclon vii d 0 Đường kính cửa khí m Đường kính giới hạn mùn cưa µm Đường kính bé hạt lắng Cyclon chế d m độ chảy dịng  Độ nhớt khơng khí F Diện tích xung quanh hình trụ có bán kính rtb m2 m Khối lượng mùn cưa trung bình tạo Kg V Thể tích mạch xẻ m3 mc mx b Khối lượng riêng mùn cưa v Thể tích khúc g ỗ kg ∑M Tổng số lượng mạch xẻ N.s/m Kg/m3 m3 Mạch Thể tích tự nhiên mùn cưa m3 Độ nhớt động học điều kiện chuẩn Pa O0C Vận tốc tối ưu m/s v Vận tốc tối ưu m/s X V tn tu v tt Hệ số trở lực Cyclon  Đường kính hạt mùn cưa  Tốc độ quy ước Cyclon W q h m m/s Hệ số bền thành hình trụ theo chiều dài Bề dày thực thân thiết bị mm S Số bổ sung ăn mòn mm C Áp su ất làm việc N/m2 P Ký hi ệu thép cac bon lv CT3 Giới hạn bền N/m2 b Giới hạn chảy N/m2 c 65 Tính tốn vật liệu làm Cyclon a) Tính tốn ngun liệu làm Cyclon Dùng thép khổ 1,25  2,5  0,002m + Tính phần hình trụ Đường kính D = 450 mm    D = 1413 mm =1,413m Chiều cao h2 = 1020 mm = 1,02m 1, 413.1, 02 1, 252,5 + Tính ống tâm khí Đường kính D = 270 mm   D = 848 mm = 0.848m Chiều cao h1 + h4 = 915 mm =0.915m Số thép dùng: + Tính phần hình nón Chiều cao h = 900 mm= Diện tích phần hình nón:  Số thép dùng: + Tính cửa vào Chiều dài 0,27 m 0, 27.0,15.4 Chiều rộng 0,15 m Chiều cao  0.1 h =0,15 m Số thép dùng: 1, 25  2, Tổng số làm Cyclon là: 0,5 + 0,25 + 0,3 + 0,1= 1,6 lấy thép khổ 1,25 x 2,5 x 0,002m Khối lượng thép 49,1= 98,2 kg 66 Tổng diện tích cần sơn 1,25 2,5 mặt = 15 m2 Vậy lượng sơn cần dùng: 15m2  0,2 kg/m = kg Tính thép làm chân đỡ Chọn thép góc cạnh 50 50  mm Trọng lượng 2,32 kg/1m dài Chiều dài 30 m Tổng khối lượng thép góc: 30  2,32 = 69,6 kg Tính lượng que hàn cần dùng Tổng khối lượng thép: 98,2+69,6 = 167,8kg = 0,1678 Khối lượng que hàn: 0,1678 20 kg/tấn = 3,36 kg b) Tính toán giá thành làm Cyclon Bảng 4.5 Bảng thống kê vật liệu làm Cyclon Vật liệu Thép Thép góc cạnh Sơn chống rỉ Sơn màu Que hàn Tổng 4.3.4 Các thi ết bị khác Bảng 4.6 Bảng thống kê thiết bị khác Tên hạng mục thiết bị Quạt hút 1 KW Hàng rào, sàn công tác, giá đỡ Bu long, mặt bích loại Tổng 67 4.3.5 Tổng chi phí xây dựng tồn h ệ thống xử lý Bảng 4.7 Bảng thống kê tổng chi phí tồn hệ thống Thiết bị - cơng trình Hệ thống ống dẫn – chụp hút Cyclon Các thiết bị khác * Tổng Tổng chi phí tồn hệ thống xử lý (làm tròn): Năm mươi bảy triệu hai trăm bốn mươi ngàn (đồng) 68 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Sau nghiên cứu xong đề tài, tơi có m ột số kết luận sau: Việc sử dụng hệ thống hút mùn cưa cho hệ thống xẻ gỗ cần thiết, đặc biệt hệ thống xẻ gỗ tự động Đề tài sử dụng ngun lý tính tốn v ề hút b ụi thơng gió để làm sở lý thuy ết tính tốn cho thiết bị hút mùn cưa xử lý khí thải Đề tài nghiên c ứu thiết bị hút mùn cưa bụi, so sánh lựa chọn mơ hình hút mùn c ưa hợp lý Đề tài tiến hành thực nghiệm để tìm khối lượng đơn vị mùn cưa thực nghiệm đo vận tốc gió hút lượng mùn cưa tạo đơn vị thời gian, từ lấy làm tính tốn xác định thông s ố hợp lý c Cyclon Đề tài tiến hành tính tốn chi tiết cho chi phí ngun vật liệu nhân cơng để thực mơ hình hút mùn c ưa lựa chọn Kiến nghị Do thời gian nghiên cứu có h ạn, với giới hạn đề tài trình bày phần mở đầu, để hồn thiện thiết bị vận hành cần phải tiếp tục nghiên cứu số vấn đề sau: Cần nghiên cứu thêm vấn đề lọc bụi cỡ nhỏ nhiều so với mùn cưa Cần phải khảo nghiệm thiết bị để tìm thơng số tối ưu Cần mở rộng thêm hình thức xử lý mùn c ưa nơi thu gom (sau cửa xả Cyclon) TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Trần Ngọc Chấn (2001), Ơ nhi ễm khơng khí x lý khí thải tập Hà Nội: Nxb Khoa học Kĩ thuật Trần Ngọc Chấn (2009), Kĩ thuật thơng gió Hà Nội: Nxb Xây dựng Lê Cơng Hu ỳnh (1995), Phương pháp nghiên cứu khoa học phần nghiên cứu thực nghiệm Hà Nội: Nxb Nông nghiệp Phạm Văn Lang, Bạch Quốc Khang (1998), Cơ sở lý thuyết quy hoạch thực nghiệm ứng dụng kỹ thuật nông nghiệp Hà Nội: Nxb Nông nghiệp Lê Bá Long (2006), Lý thuyết xác suất thống kê Hà Nội: Nxb Khoa học Kĩ thuật Nguyễn Văn May (2007), Bơm quạt máy nén Hà Nội: Nxb Khoa học Kĩ thuật Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất – Tập 1, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội Lê Văn Tiến (1991), Giáo trình lý thuyết xác suất th ống kê toán h ọc.Hà Nội: Nxb Đại học giáo d ục chuyên nghiệp Đào Quang Triệu (1994), Phương pháp quy hoạch thực nghiệm cực tiểu tối ưu hoá trình kỹ thuật hệ phức tạp Bài giảng cao học nghiên cứu sinh, Trường đại học Nông nghiệp, Hà Nội 10 Nguyễn Minh Tuyển (2005), Bơm, máy nén, quạt công nghiệp Hà Nội: Nxb Xây d ựng 11 Trần Xoa cộng (1999), Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập Sửa chữa tái lần thứ Hà Nội: Nxb Khoa học Kĩ thuật Tiếng nước 12 Andreas Malmer (2011) Reviews of vertical band saw development, New Zealand Journal of Forestry Science, 15, 223 – 245 13 Clint Prescott, The evolution of modern band saw mills for sawing logs 14 Gero Becker Báo cáo tình hình nghiên cứu sử dụng dây chuyền xẻ gỗ tự động Cộng Hòa Liên Bang Đức, Hội thảo quốc tế trường Đại học Lâm nghiệp, tháng 11/2015 15 Roland Johnson (2012) Complete illustrated guide to bandsaws The Taunton Press 16 Worssam Martin, History of the Bandsaw, Manchester, pp 7-8- 2014 PHỤ LỤC Phụ lục 01: THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH LƯỢNG MÙN CƯA TẠO RA VÀ VẬN TỐC GIÓ ĐỂ HÚT MÙN CƯA Thu hồi mùn cưa trình thí nghiệm Đong, cân lượng mùn cưa q trình thí nghiệm Xác định độ cao mùn cưa bắt đầu hút vào ống hút Xác định vận tốc hút mùn cưa tương ứng với độ cao vừa xác định Phụ lục 02: KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ KĨ THUẬT CỦA HỆ THỐNG HÚT MÙN CƯA TT Thông số I Cyclon Khối lượng riêng mùn cưa mc Lượng mùn cưa tạo 1giờ mmc Vận tốc luồng khí cần thiết hút mùn cưa VE Chọn đường kính ống hút + đẩy dv Tổng chiều dài đường ống hút + đẩy Lưu lượng khí vào cyclon L Diện tích tiết diện ngang cyclon: F Đường kính cyclon D Chiều dài ống dẫn khí vào: l 10 Chiều cao ống tâm có mặt bích: h1 11 Chiều cao cửa vào h 12 Chiều rộng cửa vào b 13 Chiều cao phần hình trụ: h2 14 Chiều cao phần thân hình nón: h3 15 Chiều cao phần bên ống tâm: h4 16 Chiều cao thiết bị cyclon: H 17 Đường kính cửa tháo mùn cưa: d2 18 Đường kính cửa khí sạch: d1 19 Đường kính giới hạn mùn cưa: 0 20 Chiều dày thép làm thiết bị cyclon II Quạt hút Công suất cần thiết quạt hút NDc Công suất lựa chọn theo kiểu quạt Mã sản phẩm: CFA.7-40 - Cỡ số:5 - Kiểu Lắp: Dây đai - Puly, 10 11 Đường kính guồng cánh Lưu lượng Tốc độ Áp suất toàn phần Hiệu suất: q Nhiệt độ dịng khí cho phép Đường kính puli quạt D2= mm Vậy đường kính puli động Phụ lục 03: KẾT QUẢ TÍNH TỐN CHI PHÍ LÀM VÀ LẮP ĐẶT THIẾT BỊ Bảng Tính tốn giá thành đường ống Vật liệu Thép CT3 Sơn chống rỉ Sơn màu Que hàn Vật liệu Thép Thép góc cạnh Sơn chống rỉ Sơn màu Que hàn Tổng cộng Bảng thống kê chi phí thiết bị phụ trợ khác Tên hạng mục thiết bị Quạt hút 14 KW Hàng rào, sàn công tác, giá đỡ Bu long, mặt bích loại Tổng cộng Bảng thống kê tổng chi phí tồn hệ thống Thiết bị - cơng trình Hệ thống ống dẫn – chụp hút Xiclon Các thiết bị khác Tổng cộng Bằng chữ (làm tròn): Năm mươi bảy triệu hai trăm bốn mươi ngàn (đồng) ... chọn hệ thống xử lý mùn cưa cho cưa vòng đứng dây chuyền xẻ gỗ tự động 2.2 Nội dung nghiên cứu Đánh giá trạng môi trường làm việc xưởng xẻ gỗ - Tìm hiểu phương pháp xử lý mùn cưa xưởng xẻ Việt... chọn hệ thống phù h ợp để xử lý mùn cưa cho hệ thống xẻ gỗ tự động cưa vòng đứng 2.3 Đối tượng nghiên cứu 2.3.1 Quá trình tạo mùn cưa xẻ Khi cắt ngang hay xẻ dọc, để tách phần ván khỏi cắt lưỡi cưa. .. kẹp gỗ; 5- Hệ thống cưa xẻ (cưa vòng đứng) ; 6- Hệ thống cưa rọc rìa, xẻ lại; 7- Đống ván xẻ thành phẩm; - Hệ thống tự động xếp đống, phân loại; 9- Hệ thống tự động thu gom phế liệu, xử lý môi tr