LẠNH NĂNG SUẤT 100-200 KG/H
Nhóm thực hiện đề tài đã tiến hành khảo nghiệm trên máy nghiền đã được chế tạo.
4.1 Mục đích khảo nghiệm:
Việc tiến hành khảo nghiệm nhằm xác định các thông số kỹ thuật của máy nghiền đã được thiết kế, bao gồm:
• Xác định khả năng làm việc của hệ thống nghiền theo nguyên lý đã thiết kế.
• Xác định năng suất máy nghiền;
• Xác định độ mịn của sản phẩm sau nghiền;
• Xác định tính ổn định của hệ thống nghiền và các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình nghiền.
4.2 Dụng cụ, thiết bị đo đạc dùng trong khảo nghiệm
Các dụng cụ thí nghiệm được dùng trong khảo nghiệm:
• Đồng hồ Ampe kế; • Đồng hồđo nhiệt độ; • Đồng hồđo áp lực khí trên đường ống dẫn; • Thiết bịđo độẩm hạt; • Cân đồng hồ; • Cân phân tích; • Thiết bịđo độ mịn hạt.
4.3 Phương pháp tiến hành khảo nghiệm:
27 A- Bước 1: Xác định khả năng làm việc của hệ thống nghiền. Từng bước tiến hành khảo nghiệm từng bộ phận, thiết bị riêng lẻ trên hệ thống nghiền nhằm xác định thông số kỹ thuật, yếu tốảnh hưởng của từng bộ phận, thiết bị. Cụ thể:
- Xác định tính năng, thông số kỹ thuật của hệ cụm thiết bị cấp nitơ lỏng; - Xác định khả năng làm việc của máy nghiền kết hợp phân ly. Bao gồm:
+ Xác định các thông số của máy nghiền trong điều kiện chạy không tải như cường độ dòng điện của động cơ nghiền, lồng phân ly;
+ Với các tốc độ khác nhau của lồng phân ly, xác định các thông số về áp suất tĩnh trong đường ống trước buồng nghiền ( đầu cấp khí từ quạt) và áp suất khí trong đường ống sau buồng nghiền tại các điềm P-1 - P-5 (hình 19), lưu lượng khí qua buồng nghiền.
Từ kết quảđo đạc phân tích đánh giá khả năng làm việc của thiết bị trên hệ thống.
C- Bước 2: Tiến hành khảo nghiệm năng suất máy nghiền, tính năng nghiền cũng như độ mịn của sản phẩm sau nghiền. So sánh đối chiếu khả năng nghiền khi có sử dụng nitơ lỏng làm lạnh với khi không sử dụng nitơ lỏng làm lạnh.
Nguyên liệu được tiến hành nghiền trên thiết bị ở các tốc độ khác nhau của lồng phân ly. Nguyên liệu sử dụng cho khảo nghiệm là gạo, ngô, đỗ tương (có hàm ẩm < 13% đối với gạo; < 7% đối với ngô và đỗ tương) được làm nhỏ đến kích thước 1mm trước khi đưa vào nghiền trên thiết bị.
Hình 19: Sơđồ vị trí các điểm khảo nghiệm áp suất tĩnh trên hệ thống nghiền kết hợp phân ly khí động
28 Nguyên liệu nghiền được định lượng cho mỗi mẻ nghiền là 10 kg, tiến hành bấm thời gian nghiền theo từng mẻ. Nguyên liệu được cấp vào nghiền sao cho cường độ dòng điện của động cơ nghiền ở 75% dòng định mức. Thời gian nghiền được xác định từ khi bắt đầu đưa nguyên liệu vào nghiền cho đến khi cường độ dòng điện của động cơ nghiền trở về dòng nghiền khi chạy không tải.
D- Bước 3: Tập hợp số liệu, sử lý và đánh giá nhận xét.
4.4 Kết quả khảo nghiệm:
Sau khi tiến hành khảo nghiệm theo phương pháp nêu trên, kết quả thu được như sau:
A- Với cụm thiết bị cấp nitơ lỏng:
Cụm thiết bị hoạt động ổn định và có khả năng điều khiển theo nhiệt độ yêu cầu. Van từ V-5 có khả năng đóng cắt, điều khiển dòng nitơ lỏng cấp vào vít cấp liệu theo nhiệt độđặt trước. Áp lực khí nén dùng trong điều khiển tốc độ cấp nitơ lỏng được xác định nằm trong khoảng 10-50 mBar.
B- Kết quả xác định thông số của thiết bị khi chạy không tải:
Từng cụm thiết bị trên máy nghiền đã được kiểm tra khi chạy không tải. Thiết bị hoạt động có độ rung lắc không đáng kể.
Cường độ dòng điện động cơ phân ly khí động đo được từ 0,9A - 2,2A. So với dòng định mức 4A, công suất động cơ lồng phân ly được lựa chọn là phù hợp. Cường độ dòng điện động cơ nghiền khi chạy không tải đo được là 10,5A. So với dòng định mức động cơ nghiền 11 KW là 20A, bộ phận nghiền có thể hoạt động được khi cấp liệu.
Kết quảđo được của áp suất tĩnh trong đường ống trước và sau buồng nghiền tại các điểm đo P-1 - P-5, lưu lượng khí qua buồng nghiền tương ứng với các tốc độ khác nhau của lồng phân ly thể hiện trong phụ lục 1. Mối quan hệ giữa độ chênh lệch áp suất tĩnh trước và sau buồng nghiền (Tại hai điểm đo P-2 và P-5) và lưu lượng khí qua buồng nghiền với tốc độ vòng quay của lồng phân ly khí động được thể hiện trong đồ thị 2.
29
30 Có thể thấy sự chênh lệch áp suất tĩnh trước và sau buồng nghiền tăng lên, đồng thời lưu lượng khí qua buồng nghiền giảm khi tăng tốc độ vòng quay của lồng phân ly. Điều này có nghĩa trở lực qua buồng nghiền tăng cùng với sự tăng tốc độ vòng quay của lồng phân ly. Lưu lượng khí qua buồng nghiền giảm từ 1059 m3/h (khi không chạy lồng phân ly) xuống 760 m3/h (với tốc độ quay của lồng phân ly 1880 vg/ph) và giảm đến 503 m3/h (khi tốc độ quay lồng phân ly đạt tốc độ tối đa 3761 vg/ph). Tuy vậy, khi tốc độ của lồng phân ly đạt tới 3385 vg/ph có hiện tượng rối dòng khí trên đường ống (thể hiện ở AST tại điểm đo P-2 thấp hơn tại điểm đo P-3). Điều này có nghĩa, trên hệ thống nghiền được lắp đặt, vận tốc vòng quay cao nhất của lồng phân ly có thể là 3009 vg/ph. Tương ứng với vận tốc này, lưu lượng khí qua buồng nghiền là 597 m3/h. Như vậy tốc độ vòng quay của lồng phân ly trên hệ thống nghiền đã được lắp đặt dùng cho khảo nghiệm nằm trong khoảng 1880 - 3009 (vg/ph) tương ứng với lưu lượng khí qua nghiền 760 - 597 m3/h. Với tỉ lệ vật liệu và khí qua nghiền, phân ly 0,1-0,25 kg/m3, năng suất nghiền, phân ly khí động trên hệ thống nghiền này có thể nằm trong khoảng 59,7-149,25 kg/h đến 76- 190 kg/h.
Dựa trên kết quả khảo nghiệm chạy không tải có thể thấy thiết bị đã được thiết kế chế tạo và lắp đặt hoạt động được theo nguyên lý nghiền kết hợp phân ly khí động. Trên hệ thống nghiền, cụm thiết bị cấp phối trộn nitơ lỏng với nguyên liệu vào nghiền có thể hoạt động với chức năng gia tăng khả năng nghiền, chất lượng của sản phẩm ngũ cốc sau nghiền.
C- Kết quả khảo nghiệm nghiền ngũ cốc: năng suất độ mịn của sản phẩm trên hệ thống thiết bị.
Trên các thông số được xác định trong quá trình chạy không tải, việc tiến hành khảo nghiệm với nghiền ngũ cốc sẽđược thực hiện như sau:
- Tiến hành chạy khảo nghiệm với từng mẻ 10 kg ngũ cốc (gạo, ngô, đỗ tương). Trong đó nguyên liệu khảo nghiệm: gạo, ngô, đỗ tương được sấy khô đến hàm ẩm <13% đối với gạo, <7% đối với ngô, đỗ tương và được nghiền nhỏđến kích thước 1mm.
31 - Bấm thời gian nghiền trên từng mẻ nghiền. Thời gian nghiền được xác định bắt đầu khi cho vật liệu nghiền vào thiết bị và kết thúc khi cường độ dòng điện của động cơ nghiền trở về dòng chạy không tải. Từđó xác định được năng suất của máy nghiền được lắp đặt trong hệ thống.
- Phân tích độ mịn của sản phẩm trên mỗi mẫu nghiền bằng rây qua các sàng tử 0,9 mm đến 0,076 mm.
- Kết quả về năng suất thu được sau khi nghiền của các mẫu như sau (Bảng 3):
TT Mẫu Nguyên liệu Tốc độ lồng phân ly (vg/ph) Thòi gian nghiền (s) Năng suất (kg/h) Ghi chú 1 Mẫu 1 Ngô 3009 291 123,71 2 Mẫu 2 Ngô 3009 285 126,32 Có sử dụng Nitơ lỏng 3 Mẫu 3 Đỗ tương 3009 273 131,87 4 Mẫu 4 Đỗ tương 3009 266 135,34 Có sử dụng Nitơ lỏng 5 Mẫu 5 Gạo 1880 245 146,94 6 Mẫu 6 Gạo 1880 248 145,16 7 Mẫu 7 Gạo 2068 268 134,33 8 Mẫu 8 Gạo 2068 262 137,40 9 Mẫu 9 Gạo 2445 287 125,44 10 Mẫu 10 Gạo 2445 282 127,66 11 Mẫu 11 Gạo 3009 291 123,71 12 Mẫu 12 Gạo 3009 298 120,81 Bảng 3: Nảng suất nghiền
- Kết quả khảo nghiệm về độ mịn của sản phẩm sau nghiền được thể hiện trong phụ lục 2. Dựa trên kết quảđộ mịn của sản phẩm ngũ cốc sau nghiền đo được có thể xây dựng đồ thị 3, đồ thị phân bốđộ mịn của các mẫu sau nghiền.
32
33
Nhận xét, đánh giá:
Trên kết quả khảo nghiệm về năng suất và độ mịn sau nghiền của các mẫu thu được có thể thấy năng suất của máy nghiền được lắp đặt trong hệ thống khoảng 120-130 kg/h đối với sản phẩm có hàm lượng dầu, protein cao như ngô và đỗ tương, và 120-147 kg/h đối với sản phẩm không dính bết như gạo. Độ mịn của thu được đối với ngô và đậu tương 0,2-0,28 (mm), và với gạo 0,076-0,09 (mm).
Đối với trường hợp sử dụng nitơ lỏng trong quá trình nghiền để làm lạnh sản phẩm ngô và đỗ tương, độ mịn của sản phẩm có tăng thêm chút ít, tuy vậy độẩm của sản phẩm lại tăng thêm. Điều này có thể do có hiện tượng ngưng tụ hơi nước trong không khí khi sử dụng nitơ lỏng làm lạnh sản phẩm. Để khắc phục điều này cần bổ xung thiết bị làm khô nguồn không khí đưa vào tham gia nghiền. Tuy vậy, khi sử dụng nitơ lỏng làm lạnh, nhiệt độ sản phẩm sau nghiền được điều khiển ở nhiệt độ thấp hơn 30 0C, so với không sử dụng tác nhân nitơ lỏng (44 0C). Điều này sẽ góp phần làm gia tăng chất lượng của sản phẩm, đặc biệt đối với những sản phẩm ngũ cốc có chứa nhiều dầu, protein nhạy cảm, dễ bị thay đổi tính chất khi ở nhiệt độ cao.
Trong khảo sát nghiền với nguyên liệu gạo ở các tốc độ lồng phân ly khác nhau có thể thấy năng suất của thiết bị giảm theo sự tăng của tốc độ lồng phân ly. Tuy vậy độ mịn của sản phẩm tăng trong quá trình này. Với độ mịn sản phẩm 0,076-0,09 (mm), 78% sản phẩm sau nghiền đạt độ mịn với tốc độ lồng phân ly 3009 vg/ph, trong khi đó con số này là 50,7% với tốc độ lồng phân ly 1880 vg/ph.
34
5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Nhóm thực hiện đề tài đã thực hiện các nội dung đề ra: nghiên cứu tổng quan máy nghiền mịn ngũ cốc sử dụng nitơ lỏng làm lạnh; thiết kế, chế tạo máy nghiền mịn ngũ cốc năng suất 100-200 kg/h và khảo trên thiết bị. Các bộ phận của máy nghiền như đĩa nghiền, lồng phân ly hoạt động được, thiết bị chạy không có sự rung lắc trong quá trình khảo nghiệm.
Kết quả khảo nghiệm nghiền các nguyên liệu gạo, ngô, đỗ tương cho thấy thiết bị nghiền có năng suất khoảng 120-130 kg/h đối với sản phẩm có hàm lượng dầu, protein cao như ngô và đỗ tương tương ứng với độ mịn 0,2-0,28 (mm). Đối với gạo năng suất nghiền 120-147 kg/h, độ mịn của sản phẩm đạt 0,076-0,09 (mm).
Trong quá trình nghiền có thể sử dụng nitơ lỏng làm lạnh để làm tăng chất lượng sản phẩm sau nghiền. Áp suất khí sử dụng để điều chỉnh lưu lượng cấp nitơ lỏng trong khoảng 30-50 mBar. Nhiệt độ sản phẩm trong quá trình nghiền được điều khiển ổn định (dưới 30 0C). Tuy vậy, khi sử dụng nitơ lỏng, độ ẩm của sản phẩm tăng lên so với khi không sử dụng do có sự ngưng tụ hơi nước có trong không khí. Điều này có thể khắc phục với việc sử lý làm khô nguồn không khí cấp vào thiết bị nghiền.
Tóm lại, nhóm thực hiện đề tài đã hoàn thành nhiệm vụ đặt ra. Tuy vậy, để làm tăng hiệu quả, công suất của thiết bị, một số thông số còn cần xác định thông qua thực nghiệm như các thông số về kích thước hình học của lồng phân ly (yếu tố gây trở lực dòng khí qua nghiền và có ảnh hưởng đến năng suất, hiệu suất của thiết bị)… Nhóm thực hiện đề tài mong có được điều kiện để tiếp tục nghiên cứu chuyên sâu về kiểu thiết bị nghiền này, thiết bị nghiền kết hợp phân ly khí động.
35
Tài liệu tham khảo
1. Robert H. Perry, Don W. Green. Perry's Chemical Engineers' Handbook.
s.l. : Mc Graw-Hill companies, 1999.
2. Fine classification with vaned rotors: at the outer edge of the vanes or in the
interior vane free area? Dr. Nied, Roland. s.l. : Elsevier B.V, 2004, Vol. Int. J. Miner.
Process.
3. Ito, Mitsuhio and Tamashige, Takamiki. Vortex pneumatic classifier.
5533629 US, Jul. 9, 1996.
4. Văn Minh Nhựt. Máy chế biến thực phẩm. s.l. : Giáo trình giảng dạy Trường Đại hoc Cần thơ.
5. Richardson, J. F. Coulson and Richardson's Chemical Engineering, Volume 2:
Particle Technology and Separation Processes - Fifth Edition. s.l. : Butterworth -