ĐỀ tài máy NGHIỀN BI và ỨNG DỤNG

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM  ĐỀ TÀI MÁY NGHIỀN BI VÀ ỨNG DỤNG GVHD: Đào Thanh Khê LỚP: 01DHTP_thứ tư_tiết 10, 11, 12 SVTH: Văn Thị Phương Mai 2005100383 Phạm Ngọc Thanh Lan 2005100369 Trần Thị Cẩm Hường 2005100176 Phùng Thị Thảo Duy 2005100219 Tăng Xuân Thành Toại 2005100415 TPHCM, 05/2012 BẢNG PHÂN CÔNG STT HỌ VÀ TÊN Văn Thị Phương Mai Phạm Ngọc Thanh Lan Trần Thị Cẩm Hường Phùng Thị Thảo Duy Tăng Xuân Thành Toại CÔNG VIỆC Tổng hợp, làm word Tim tài liệu, sửa word Tìm tài liệu Tìm tài liệu Tìm tài liệu GHI CHÚ MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU .4 I/ ĐẠI CƯƠNG VỀ MÁY NGHIỀN BI .5 1/ Cấu tạo 2/ Nguyên lý hoạt động 3/ Phân loại II/ SƠ ĐỒ CẤU TẠO CÁC LOẠI MÁY NGHIỀN BI .8 1/ Máy nghiền bi gián đoạn 2/ Máy nghiền bi liên tục 2.1/ Máy nghiền bi liên tục hình nón 2.2/ Máy nghiền bi liên tục nhiều ngăn 10 III/ CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT 14 IV/ TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ CƠ BẢN 15 1/ tốc độ tới hạn, tốc độ tối ưu 15 2/ Tính suất 17 3/ Tính cơng suất 18 TÀI LIỆU THAM KHẢO 22 LỜI MỞ ĐẦU Bộ môn kĩ thuật thực phẩm I đề cập đến việc ứng dụng định luật học lưu chất để thiết lập phương pháp học, nhằm tạo thiết bị hữu dụng sản xuất công nghiệp Một thiết bị lắp đặt dây chuyền sản xuất phải tạo sản phẩm đáp ứng chất lượng số lượng Mặt số lượng suất cơng suất thiết bị Cịn mặt chất lượng sản phẩm vào tiến kĩ thuật công nghệ, thể nguyên lý làm việc cấu trúc thiết bị Để hiểu thêm yêu cầu trên, đề tài này, xin trình bày thiết bị học điển hình thường sử dụng cơng nghệ sản xuất hóa chất chế biến thực phẩm, “MÁY NGHIỀN BI” Trong trình tìm hiểu thực đề tài, chúng tơi có nhiều cố gắng khơng khỏi sai sót, mong nhận đóng góp chân thành từ thầy bạn Xin chân thành cảm ơn! I/ ĐẠI CƯƠNG VỀ MÁY NGHIỀN BI Trong công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng máy nghiền bi đóng vai trị quan trọng Nó dùng phổ biến để nghiền thô, nghiền mịn nghiền mịn loại nguyên vật liệu 1/ Cấu tạo: Máy nghiền bi gồm vỏ máy hình trụ hay hình nón thép, bên có lót lót thép cứng đặc biệt đổ bi đạn thép sứ, sỏi hay vật liệu rắn khác Tùy theo loại máy chia máy nghiền bi thành hay nhiều ngăn ( 2,3,4 ngăn) H1: Sơ đồ cấu tạo chung máy nghiền bi Cổ trục ngỗng Gối đỡ Thùng Cửa Cổ trục phía nạp liệu Hệ truyền động Vật nghiền 2./ Nguyên tắc làm việc: Nhờ vỏ máy quay tròn qua phận truyền động bi đạn chịu lực ly tâm nâng lên đến độ cao định rơi xuống đập vào vật liệu Mặt khác vật liệu bị chà xát bi đạn lót, giũa bi đạn bi đạn nhỏ Nguyên tắc tác dụng lực: máy nghiền bi đập mài 3/ Phân loại Máy nghiền bi có nhiều kiểu khác nhau, phân loại theo cách sau:  Theo hình dạng vỏ máy: Máy có dạng hình trụ dài Máy có dạng hình trụ ngắn Máy có dạng hình nón  Theo phương thức làm việc: Máy nghiền bi gián đoạn Máy nghiền bi liên tục tháo sản phẩm qua ngỗng trục Máy nghiền bi liên tục tháo sản phẩm xung quanh thành máy Máy nghiền bi làm việc theo chu trình kín Máy nghiền bi làm việc theo chu trình hở  Theo vật liệu chế tạo lót bi đạn: Tấm lót bi đạn kim loại Tấm lót bi đạn vật liệu phi kim loại: sỏi, sứ, đá rắn H2: Máy nghiền bi hình trụ dài H3: Máy nghiền hình trụ ngắn H4: Máy nghiền trụ dài tháo liệu qua cửa II/ SƠ ĐỒ CẤU TẠO CÁC LOẠI MÁY NGHIỀN BI 1/ Máy nghiền bi gián đoạn Cấu tạo: 2 H5: Sơ đồ cấu tạo máy nghiền bi gián đoạn Thùng quay Ổ trục đỡ Động Hộp giảm tốc Hệ puli Đai truyền Cửa Nguyên tắc hoạt động: Máy làm việc theo phương pháp ướt, lượng nước cho vào máy vừa đủ để tháo sản phẩm Máy khơng nên sử dụng để nghiền khơ, q trình tháo sản phẩm khó khăn Ứng dụng: Thường dùng công nghiệp gốm sứ Tùy theo yêu cầu sản phẩm mà lót bi đạn chế tạo sứ, cơranh đơng, ziêc-cơn vật liệu có thành phần gần giống vật liệu nghiền Khuyết điểm: khuyết điểm lớn máy nghiền bi gián đoạn tiêu tốn lượng lớn Vì giai đoạn cuối cịn số hạt chưa đạt kích thước u cầu phải nghiền 2/ Máy nghiền bi liên tục 2.1/ Máy nghiền bi liên tục hình nón Cấu tạo: H6: Sơ đồ cấu tạo máy nghiền bi liên tục hình nón Đầu máy Phần hình trụ máy Phần hình nón cuối máy Phễu nạp liệu Cổ trục rỗng nạp liệu Cổ trục rỗng tháo liệu Nguyên tắc hoạt động: Khi máy làm việc, bi lớn phân bố tự nhiên vào phần hình trụ đầu máy, bi đạn nhỏ tự động dồn phần hình nón cuối máy Sự phân bố bi đạn tự nhiên phân bố lực ly tâm quán tính theo chiều dài máy: Trọng lượng bi đạn bán kính máy lớn lực ly tâm quán tính lớn Sự phân loại tự nhiên bi đạn lại tương ứng với phân loại kích thước bi đạn lớn độ nâng bi đạn cao để đập nhỏ Năng lượng đập đầu máy lớn 20 lần lượng đập cuối máy Ngược lại cuối máy, vật liệu có kích thước nhỏ không cần chiều cao nâng bi đạn lớn, mà cần bề mặt làm việc bi đạn lớn để mài xát vật liệu Vì vậy, cuối máy bề mặt làm việc bi đạn tăng gấp lần so với đầu máy Do cấu tạo máy, vận tốc dài bi đạn theo chiều dài máy giảm dần, nghĩa động bi đạn giảm dần (E = ), lực đập giảm Tương ứng với kích thước vật liệu nhỏ dần Nhờ mà lượng nghiền tiêu tốn giảm Ứng dụng: thường dùng để nghiền khô nghiền ướt vật liệu gầy công nghiệp, vật liệu xây dựng như: cao lanh, cát, tràng thạch… 2.2/ Máy nghiền bi liên tục nhiều ngăn Cấu tạo: 10 Vỏ Nắp máy 3,4 Cổ ngỗng trục Ngỗng trục quay vít xoắn Phễu nạp liệu Ngăn tháo liệu lót thép 10 Ghi - Kích thước bi đạn phân chia: Kích thước bi đạn Ngăn 1: Bi cầu Ngăn 2: Bi cầu, đạn trụ Ngăn 3: Đạn trụ Hệ số đổ đầy bi đạn Phân vùng kích thước bi đạn Trong ngăn đầu, vật liệu có kích thước lớn, lực tác dụng vào vật liệu chủ yếu lực đập bi hình cầu có kích thước lớn Trong ngăn vật liệu tiếp tục đập nhỏ lực đập bi kết hợp với lực ma sát mài mòn bi đạn có kích thước nhỏ Các ngăn sau lực tác dụng chủ yếu lực ma sát mài mòn vật liệu – bi, đạn - đạn, vật liệu - đạn - lót, nhỏ mịn theo kích thước sản phẩm yêu cầu Phân loại: Máy nghiền bi liên tục nhiều ngăn làm việc theo chu trình kín chu trình hở 11 Ngun tắc làm việc:  Đối với máy nghiền bi làm việc thoe chu trình hở: mơ hình Vật liệu nạp vào phễu nạp liệu (7), nhờ vít xoắn (6) lắp ngỗng trục (3) chuyển vật liệu vào nghiền Vật liệu tiếp tục qua ngăn tác dụng lực đập lực mài xát nghiền đập đến độ mịn yêu cầu tháo ngồi qua ngỗng trục (4) vít xoắn (6) vào ngăn tháo liệu (8)  Đối với máy nghiền bi làm việc theo chu trình kín: 12 H8: Hệ thống nghiền bi theo chu trình kín 1: Phễu nạp liệu Ngỗng trục Phễu tháo Gầu Quạt 10 Cyclon Máy nghiền bi Ghi tháo Thiết bị phân ly khơng khí Đầu nạp liệu 11 Lọc bụi Theo sơ đồ vật liệu nạp vào phễu nạp liệu (1), qua vít xoắn lắp ngỗng trục (2) vào máy nghiền bi (3) Vật liệu qua ngăn I II nghiền mịn qua ghi tháo (4) (tháo liệu xung quanh thành máy) xuống phễu tháo (5) Nhờ gầu nâng (6) vật liệu nghiền mịn chuyển lên thiết bị phân ly khơng khí (7) (thiết bị phân ly khơng khí loại kín) Qua thiết bị phân ly khơng khí hạt mịn tháo xuống thiết bị vận chuyển vít đưa sử dụng, cịn hạt vật liệu rơi xuống vít vận chuyển đến đầu nạp liệu (8), qua ngỗng trục vào ngăn III máy nghiền nghiền mịn trở lại Quá trình tiếp diễn theo chu trình kín Mặt khác, để khử bụi, làm nguội bi đạn, làm giảm hàm ẩm vật liệu nghiền nhằm tăng hiệu suất đập nghiền tốt hơn, máy nghiền cần thơng khí Nhờ quạt hút (9) khơng khí mang theo bụi ẩm vào cyclon (10) tiếp tục qua lọc bụi điện (11), hầu hết bụi khử thu hồi trở lại., cịn khơng khí qua quạt (9) vào ống khói thải ngồi 13 Ứng dụng: Để tăng suất đập nghiền, tăng độ mịn, người ta sử dụng máy nghiền bi liên tục nhiều ngăn công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng đặc biệt công nghiệp xi măng Máy nghiền bi nhiều ngăn có kích thước lớn, đường kính D = m, chiều dài L = Nhờ việc phân trình nghiền thành nhiều giai đoạn ngăn, nên kích thước bi đạn tương ứng với kích thước vật liệu ngăn Điều dẫn đến việc tiêu tốn lượng nghiền đập so với máy nghiền khác, biện pháp đập nghiền tốt III/ CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT Kích thước, Khối lượng Tốc độ, đường kính bi nghiền, kg v/ph Năng suất, T/24h 12,5 12,5 12,5 48 mesh 65 mesh 100 mesh 0,96x0,6 500 35 12 6÷8 0,9x1,2 1000 35 24 18 10 12÷15 1,2x1,2 1650 30 42 30 20 20÷25 1,5x1,2 2500 5629 80 55 30 30÷40 1,5x1,8 3750 29 120 85 50 40÷50 1,8x1,8 6000 25 250 175 100 90÷120 1,8x3,6 12000 25 500 340 200 150÷200 3x2,7 37000 17 1500 1100 650 550÷600 Máy nghiền bi trụ hai đầu 0,6x0,4 0,9x 0,4 0,9x0,6 1,5x0,9 2,1x1,2 300 550 1000 4750 13500 40 35 35 28 23 12 17 100 300 10 15 80 220 13 60 150 5÷8 10 40÷50 125 14 3,6x1,8 55000 16 1800 1400 1000 700÷880 IV/ TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÁY NGHIỀN BI Tốc độ tới hạn, tốc độ tối ưu Máy nghiền bi làm việc chủ yếu sử dụng động bi đạn để đập nghiền vật liệu Do đó, cần nghiên cứu phương thức làm việc máy nghiền bi để đạt suất cao Nhận xét: - Nếu máy quay chậm, bi đạn nâng lên theo thành máy đến độ cao trượt xuống Khi vật liệu bị mài xiết bi đạn - bi đạn bi - đạn lót, hiệu đập nghiền - Nếu máy quay nhanh, lực ly tâm bi đạn nâng lên đến góc rơi xuống tác dụng trọng lực Lúc vật liệu khơng bị mài xiết mà cịn chịu tác dụng lực đập, lực đập quan trọng phương thức làm việc máy nghiền bi - Nếu tốc độ rơi bi đạn nhanh, động bi đạn lớn, nghĩa lực đập nghiền vật liệu lớn Do suất máy cao - Nếu máy quay nhanh, lúc lực ly tâm quán tính thắng trọng lực, bi đạn dính vào thành máy, chuyển động theo thành máy mà không rơi xuống Như vậy, hiệu đập nghiền Tốc độ tới hạn bi: Để tính tốn đơn giản ta quy ước: - Tính cho 1viên bi, sau suy tập hợp bi đạn - Xem kích thước bi đạn khơng đáng kể so với kích thước máy - Thành máy bên tròn, nhẵn 15 Khi máy quay nhờ lực ly tâm bi đạn nâng lên cao đến điểm K bi đạn chịu tác dụng lực: - Lực ly tâm: (1) Trong đó: m - khối lượng bi đạn [ Kg] G - trọng lượng bi đạn [Kgf] v - vận tốc dài máy [ m/sec] g - gia tốc trọng trường [m/sec2] R - khoảng cách từ tâm máy đến tâm bi, lấy R=D/2 [m] - Trọng lượng G bi đạn phân thành thành phần lực hướng tâm tiếp tuyến: Khi máy quay đến tốc độ đó, bi rơi khỏi thành máy Tốc độ thời điểm gọi tốc độ tới hạn Khi lực ly tâm P lực hướng tâm Nghĩa là: Mặt khác: 16 Lực hướng tâm đạt đến cực đại = (cos = 1), tốc độ tới hạn máy nghiền bi là: Hay [v/ph] Tốc độ tối ưu: Tốc độ tối ưu số vịng quay bi đạn có chiều cao rơi lớn Vấn đề thiết lập hàm số H = f( ) Sự biến thiên chiều cao rơi bi đạn H phụ thuộc vào góc rơi , chiều cao rơi H cực đại đạo hàm khơng Nghĩa , qua tính tốn xác định Thay vào cơng thức ta có: Hay [v/ph] Năng suất Năng suất máy nghiền bi phụ thuộc nhiều yếu tố như: kích thước kết cấu máy nghiền bi, sơ đồ nghiền, phương pháp nạp liệu, trọng lượng bi đạn vật liệu nạp vào máy Ngồi cịn phụ thuộc vào độ ẩm, độ rắn vật liệu, kích thước vật liệu vào khỏi máy Nói chung suất máy nghiền bi phụ thuộc vào nhiều yếu tố phức tạp, nên thường tính theo cơng thức thực nghiệm: 17 • Cơng thức 1: Trong đó: L – chiều dài máy [m] D – đường kính máy [m] G – trọng lượng bi đạn [T] x - Lượng vật liệu lại sàng N:009 [%] - Giới hạn bền chịu nén vật liệu [kg/ ] • Cơng thức 2: Trong đó: Q: suất K: hệ số điều chỉnh L: chiều dài thùng quay [m] D: đường kính thùng quay [m] Bảng giá trị K Kích thước nguyên liệu, mm 25 19 12 K Kích thước sản phẩm nghiền, mm 0,20 0,15 1,31 0,95 1,57 1,01 1,91 1,25 2,40 1,50 0,075 0,41 0,51 0,58 0,66 18 Tính cơng suất Năng lượng cần thiết mà máy nghiền bi tiêu hao dùng để: - Nâng bi đạn - Tạo cho bi đạn có động - Khắc phục lực cần thiết khác : lực ma sát, qn tính  Cơng thức 1: Cơng tiêu hao lượng để nâng bi đạn: Công cần thiết để nâng bi đạn lên chiều cao h sau chu kỳ: Trong đó: G: trọng lượng viên đạn [kg] h: chiều cao nâng trung bình tồn khối bi đạn [m] Theo thực nghiệm h= 1,13R R- bán kính máy nghiền bi [m] Cơng tiêu hao để tạo cho bi đạn có động năng: Trong đó: m- khối lượng bi đạn [kg /m] - tốc đọ dài trung bình bi đạn [m/sec] - bán kính trung bình [m] G – trọng lượng bi đạn [kg] 19 g- gia tốc trọng trường [m/ ] n- số vòng quay cảu máy [v/ph] máy làm việc tốt Như vậy: Qua nghiên cứu người ta nhận thấy máy quay vòng, lớp bi đạn máy lại chuyển động i vòng, i=1,795 vòng Vậy sau n vòng quay máy phút Tổng công để nâng bi đạn tạo cho bi đạn có động là: A.i.n [kg.m] Do cơng suất tiêu hao: N = 0,0118G Công suất tiêu hao để khắc phục sức cản khác đặc trưng hệ số : hệ số tác dụng hữu ích máy, phụ thuộc vào cấu tạo chuyển động máy, thường 20 : hệ số nâng cao công suất động cơ,chú ý đến momen mở máy, thường Công suất động cơ:  Công thức 2: Trong đó: N: cơng suất máy nghiền, [kW] G: khối lượng vật liệu bi thùng quay, [kg] D: đường kính thùng quay, [m] C: hệ số thực nghiệm tra bảng sau Loại bi Hệ số chứa đầy Bi sứ Bi thép nhỏ Bi thép lớn 0,1 13,3 11,9 11,5 0,2 12,25 11,1 10,6 0,3 11,1 9,9 9,5 0,4 9,5 8,5 8,2 0,5 7,8 7,0 6,8 21 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Gi trình máy thiết bị chế biến lương thực – Tôn Thất Minh- NXB Bách khoa Hà Nội [2] Giáo trình kỹ thuật thực phẩm – Phan Huy Trình, Nguyễn Như Quang 22 ... VỀ MÁY NGHIỀN BI Trong công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng máy nghiền bi đóng vai trị quan trọng Nó dùng phổ bi? ??n để nghiền thô, nghiền mịn nghiền mịn loại nguyên vật liệu 1/ Cấu tạo: Máy nghiền. .. vỏ máy: Máy có dạng hình trụ dài Máy có dạng hình trụ ngắn Máy có dạng hình nón  Theo phương thức làm việc: Máy nghiền bi gián đoạn Máy nghiền bi liên tục tháo sản phẩm qua ngỗng trục Máy nghiền. .. CƠ BẢN CỦA MÁY NGHIỀN BI Tốc độ tới hạn, tốc độ tối ưu Máy nghiền bi làm việc chủ yếu sử dụng động bi đạn để đập nghiền vật liệu Do đó, cần nghiên cứu phương thức làm việc máy nghiền bi để đạt