NỘI DUNG cơ học vật LIỆU rời

NỘI DUNG: CƠ HỌC VẬT LIỆU RỜI Khái niệm, tính chất, Phân tích rây Phương pháp phân loại vật liệu rời Nghiền vật liệu rời Trộn vật liệu rời Khái niệm, tính chất ❑Định nghĩa • Vật liệu rời vật liệu dạng rắn, tồn trữ dạng đổ đống di chuyển thành dịng ta sử dụng phương trình lưu chất để xác định thơng số dịng chuyển động nói • Ví dụ: hạt ngũ cốc, sản phẩm dạng bột, sản phẩm dạng hạt vơ (đất, sỏi), Khái niệm, tính chất ❖Góc nghiêng tự nhiên a: ❖Góc ma sát : Góc hợp mặt phẳng nghiêng so với mặt nằm ngang, hạt bắt đầu trượt Nếu khối hạt đồng a =  Thực tế, a <  các hạt bề mặt khơ kết dính, khơng nén chặt bên khối hạt Các hạt trịn, trơn có a nhỏ; các hạt mịn, góc cạnh có tính kết dính có a lớn ❖Khối lượng riêng xốp: khối lượng VL đơn vị thể tích mà khối VL chiếm chỗ ❖Độ xốp (, độ rỗng): ε = 1- ρv ρh ❖ Tỉ trọng: tỉ số khối lượng riêng vật liệu với khối lượng riêng nước 4oC Khái niệm, tính chất ❑Tính chất bản: ❖Độ cứng: khả chống lại trình cắt hay gia cơng nó, vật liệu nhuyễn độ cứng tăng ❖Tính giịn, dễ vỡ: khả vỡ va đập, vật liệu giòn dễ vỡ ❖Tính ma sát: chống lại q trình trượt vật liệu vật liệu khác ❖Tính hút ẩm: khả hút ẩm từ môi trường chung quanh lên bề mặt chất rắn để đóng bánh hay vón cục Độ ẩm > 50% vật liệu khó lưu chuyển, độ ẩm nhỏ hiệu suất nghiền cao Được biểu diễn độ ẩm tới hạn Khái niệm, tính chất ❑Tính chất bản: ❖Lực tĩnh điện: tạo nên dính kết hạt, ảnh hưởng đến tính lưu chuyển vật liệu Các loại bột phi kim loại, oxit axit mang điện tích dương; bột hạt kim loại, oxit bazơ mang điện tích âm Điện tích muối tùy thuộc vào độ mạnh tương đối axit bazơ tạo nên muối ❖ Hoạt động bề mặt: vật liệu khơng bền có khuynh hướng biến đổi thành dạng bền Những biến đổi vật lý hóa học bề mặt làm tăng nhanh trình kết khối vật liệu chứa bồn ❖ Khái niệm, tính chất ❑Đặc trưng vật liệu rời ❖Hình dạng hạt: biểu diễn đại lượng gọi hệ số hình dạng 𝜆 độc lập với kích thước hạt 𝑉 = 𝑎𝑑 𝑆𝑥𝑞 = 𝑏𝑑2 𝑉 𝑑 𝑑 = = 𝑆𝑥𝑞 𝑏 𝜆 𝑎 𝜆=1: hạt có hình cầu, hình dạng khối, hình trụ có chiều dài đường kính 𝜆 >1: hạt có hình dạng khác Ví dụ cát trịn, bụi than, cát có góc cạnh, thủy tinh nghiền, Khái niệm, tính chất ❑Đặc trưng vật liệu rời ❖Kích thước hạt: ▪ Đường kính: đặc trưng cho các hạt có kích thước ▪ Với hạt có kích thước khơng nhau, thường đặc trưng kích thước lớn thứ hai ▪ Đường kính tương đương: đặc trưng cho các hạt hình cầu có tỉ số diện tích bề mặt với thể tích 𝐷ℎ,𝑡𝑑 𝐷ℎ = 𝜆 ▪ Đơn vị đường kính hạt: cm (hạt thơ), mesh (hạt mịn), m (hạt mịn), m2/g (hạt siêu mịn) Phân tích rây d1 ❑Rây tiêu chuẩn: d2 d1>d2>d3> dn 𝑑1 𝑑2 = 𝑑2 𝑑3 = 𝑑3 𝑑4 =⋯= 𝑑𝑛−1 𝑑𝑛 =r d3 dn với r module hệ rây ▪ Rây: làm sợi đan tiêu chuẩn hóa ▪ Mesh: số lỗ rây inch chiều dài Vd: Rây 10 mesh có 10 lỗ/1 inch chiều dài đường kính lỗ rây: 0,1 inch trừ đường kính sợi đan ▪ Hệ rây chuẩn: rây đặt có kích thước lỗ rây cấp số nhân với r= ▪ Hệ rây Tyler: dựa rây chuẩn 200 mesh có đường kính lỗ 0,074 mm (Bảng 1.5 trang 14, sách Cơ học vật liệu rời) Phân tích rây Bộ rây đầy đủ rây gồm mặt rây mesh, rây 200 mesh, hộp chứa sản phẩm sau rây, tất đặt giá rung động Hệ rây Tyler Phân tích rây ❑ Trình tự thí nghiệm • Trước hết rây phải thổi khí nén • Thứ tự xếp rây lỗ lớn trên, lỗ nhỏ dưới, hộp đựng • Cân lượng vật liệu cần phân tích đổ vào rây • Kích hoạt động chạy bắt đầu rây • Sau rây thời gian, lấy lượng bột mịn hộp • Cho sàng tiếp, lặp lại nhiều lần lúc hộp khơng cịn thấy bột mịn q trình rây kết thúc • Đem cân lượng vật liệu bị giữ lại mặt rây trình bày theo hai bảng NỘI DUNG: CƠ HỌC VẬT LIỆU RỜI TRỘN Mục đích, tính chất ảnh hưởng quá trình trộn • Định nghĩa, ứng dụng Phương pháp trộn đánh giá mức độ trộn • Phương pháp trộn: chế quá trình trộn • Đánh giá mức độ trộn ▪ Độ sai lệch bình phương trung bình ▪ Chỉ số trộn Thời gian trộn Máy trộn Mục đích, tính chất ảnh hưởng trình trộn ❑Mục đích • Định nghĩa: Trộn quá trình tạo hỗn hợp đồng từ các thành phần rắn (hay lỏng) khác tác dụng lực học • VD: sản xuất thức ăn gia súc, xi măng, phân bón, mỹ phẩm, thực phẩm đóng hộp,… • Trong cơng nghiệp, quá trình trộn giúp tăng cường quá trình truyền nhiệt hay phản ứng rắn với khí, sấy, đốt quặng, polymer hóa chất dẻo, sản xuất xúc tác,… • (Dùng để tạo lớp áo quanh hạt vật liệu rời cách thêm chất lỏng vào hồn hợp trộn Ví dụ sản xuất phẩm màu, thuốc nhuộm, dược phẩm, kẹo,…) Mục đích, tính chất ảnh hưởng q trình trộn ❑Tính chất ảnh hưởng q trình trộn • Sự phân phối cỡ hạt: rộng cỡ hạt ảnh hưởng xấu đến trình trộn • Khối lượng riêng xốp: thay đổi trộn; giảm tạo bọng khí khối hạt tăng rung động hay nén học • Khối lượng riêng vật liệu: khác xa khó trộn • Hình dạng hạt: dạng phiến, hình trứng, khối lập phương, cầu, đĩa, thanh, sợi, tinh thể, • Đặc trưng bề mặt: gồm diện tích bề mặt khuynh hướng tích điện Lực tĩnh điện lớn ảnh hưởng xấu đến q trình trộn • Đặc trưng lưu chuyển: góc nghiêng tự nhiên khả lưu chuyển Góc nghiêng lớn khả lưu chuyển thấp • Tính giịn: tính dễ vỡ vụn vật liệu, ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm trộn (tính mài mịn VL VL khác ảnh hưởng tương tự) • Tính kết dính: hạt loại có khuynh hướng kết dính lại cản trở q trình trộn Mục đích, tính chất ảnh hưởng q trình trộn ❑Tính chất ảnh hưởng q trình trộn • Độ ẩm vật liệu: lượng nhỏ chất lỏng cho vào để giảm bụi đáp ứng yêu cầu sản phẩm, độ ẩm cao trộn khó Hỗn hợp trạng thái khô dạng nhão • Tính nhớt chất lỏng: độ nhớt sức căng bề mặt chất lỏng thêm vào nhiệt độ làm việc • Nhiệt độ giới hạn vật liệu: phải ý đến biến đổi nhiệt độ xảy nhiệt phản ứng ➢ Trước chọn lựa máy trộn, cần xem xét kỹ các tính chất vật liệu đem trộn Phương pháp trộn đánh giá mức độ trộn ❖Khi trộn, hạt vật liệu chịu tác dụng lực học có hướng khác nhau, dẫn tới chuyển động hạt thể tích khối hạt Q trình chuyển động phụ thuộc: ➢Cấu tạo máy trộn ➢Phương pháp tiến hành trình trộn ❖Năm trình xảy máy trộn: Tạo lớp trượt với theo mặt phẳng trộn cắt Chuyển dịch nhóm hạt từ vị trí đến vị trí khác (trộn đối lưu) Thay đổi vị trí hạt riêng rẽ (trộn khuếch tán) Phân tán phần tử va đập vào thành thiết bị (trộn va đập) Biến dạng nghiền nhỏ phận (trộn nghiền) Những chế xảy riêng rẽ hay đồng thời tùy thuộc vào loại máy trộn vật liệu trộn Phương pháp trộn đánh giá mức độ trộn ❑ Đánh giá mức độ trộn: ➢Để đánh giá độ đồng hỗn hợp sau trộn, ta có khái niệm mức độ trộn ➢a (g) A + b (g) B → a+b (g) A B ➢Thành phần chất A B hỗn hợp: 𝐶𝐴 = 𝑎 𝑎+𝑏 𝐶𝐵 = 𝑏 𝑎+𝑏 ➢Hỗn hợp lý tưởng: CA CB phần thể tích, đạt thời gian trộn tiến đến vơ khơng có các yếu tố chống lại quá trình trộn ➢Hỗn hợp thực: thời gian trộn giới hạn, CA CB khác phần thể tích Phương pháp trộn đánh giá mức độ trộn ❑ Đánh giá mức độ trộn: ➢Độ sai lệch bình phương trung bình, s: để đánh giá mức độ đồng hỗn hợp thực, s nhỏ mức độ đồng cao gần với lý tưởng 𝟐 𝑺𝑨 = σ𝑵 𝒊=𝟏 𝑪𝑨 − 𝑪𝒊𝑨 𝑵−𝟏 𝑆𝐵 = σ𝑁 𝑖=1 𝐶𝐵 − 𝐶𝑖𝐵 𝑁−1 N: số thể tích mẫu lấy để thử 𝐶𝐴 , 𝐶𝐵 : thành phần chất A B hỗn hợp lý tưởng 𝐶𝑖𝐴 , 𝐶𝑖𝐵 : thành phần chất A B thể tích mẫu thứ i Phương pháp trộn đánh giá mức độ trộn ❑ Đánh giá mức độ trộn: ➢Chỉ số trộn, Is: để đánh giá mức độ trộn, Is lớn mức độ đồng hỗn hợp trộn cao 𝑪𝑨 𝑪𝑩 (𝑵 − 𝟏) 𝜎𝑒 𝐶𝐴 𝐶𝐵 𝑰𝑺 = 𝐼𝑠 = ; 𝜎𝑒 = 𝟐 𝑠 𝑛 𝒏 σ𝑵 (𝑪 − 𝑪 ) 𝑨 𝒊𝑨 𝒊=𝟏 𝜎𝑒: độ lệch chuẩn lý thuyết = 𝐶𝐴 𝐶𝐵 (𝑁 − 1) 𝑛 σ𝑁 (𝐶 − 𝐶 ) 𝐵 𝑖𝐵 𝑖=1 • n-số hạt thể tích mẫu hỗn hợp 𝐶𝐴 , 𝐶𝐵 : thành phần chất A B hỗn hợp lý tưởng 𝐶𝑖𝐴 , 𝐶𝑖𝐵 : thành phần chất A B thể tích mẫu thứ i Phương pháp trộn đánh giá mức độ trộn ❑ Đánh giá mức độ trộn: ➢Chỉ số trộn, Is: Quan hệ Is thời gian trộn t cho trình trộn cát muối máy trộn thùng quay • Ban đầu Is tăng, sau dao động giảm dần thời gian trộn lâu • Vì trộn q lâu, vật liệu có khuynh hướng tách rời vật liệu loại kết dính lại • Các lực chống lại q trình trộn thường lực tĩnh điện, diện trình trộn bột khơ, có ảnh hưởng đáng kể Thời gian trộn • Được tính biết số trộn mong muốn, Is, số trộn k khơng có các lực chống lại quá trình trộn 1− n τ = ln k − IS − IS : động lực quá trình trộn với k: số trộn, phụ thuộc vào độ lệch bình phương trung bình s, các thơng số hình học máy trộn tính chất vật liệu trộn: 𝑘=𝑓(𝑠,𝐷,𝑑,𝐻,𝜌) với D:đường kính thùng trộn, d:đường kính cánh trộn, H:chiều cao lớp vật liệu trộn, r:khối lượng riêng vật liệu • Máy trộn có cánh: k = 300 ÷ 400 • Máy trộn vít: k = 200 ÷ 300 • Máy trộn thùng quay: k = 200 ÷ 300 Máy trộn ❑ Phân loại cấu tạo: Được chia làm nhóm: - Loại máy trộn thùng quay - Loại máy trộn cánh - Loại máy trộn vít tải Máy trộn ❑ Máy trộn thùng quay: Máy trộn ❑ Máy trộn thùng quay: ➢ ➢ ➢ ➢ ➢ Cấu tạo Phân loại Ưu điểm Nhược điểm Ứng dụng Máy trộn ❑ Máy trộn có cánh: ➢ ➢ ➢ ➢ ➢ a) Máy trộn có cánh liền; b) Máy trộn có cánh rời Cấu tạo Phân loại Ưu điểm Nhược điểm Ứng dụng Máy trộn ❑ Máy trộn vít tải: ➢ ➢ ➢ ➢ ➢ Cấu tạo Phân loại Ưu điểm Nhược điểm Ứng dụng ... Phương pháp nhập liệu ❑Gầu tải: NỘI DUNG: CƠ HỌC VẬT LIỆU RỜI Phương pháp phân loại vật liệu rời Mục đích, phương pháp Q trình sàng Máy sàng Mục đích Phương pháp phân loại vật liệu rời ❑Mục đích:... nhập liệu sản phẩm sau nghiền theo số liệu sau Phương pháp nhập liệu ? ?Cơ cấu băng tải: Phương pháp nhập liệu ? ?Cơ cấu vít tải: Phương pháp nhập liệu ? ?Cơ cấu mâm quay: Phương pháp nhập liệu ? ?Cơ cấu... mặt: vật liệu khơng bền có khuynh hướng biến đổi thành dạng bền Những biến đổi vật lý hóa học bề mặt làm tăng nhanh trình kết khối vật liệu chứa bồn ❖ Khái niệm, tính chất ❑Đặc trưng vật liệu rời