Vìđây là một kết cấu đơn giản, không yêu cầu độ chính xác cao nên ta chỉ chế tạo thiết bị bằng phương pháp thủ công.
3.4.2. Phân tích chi tiết gia công.
3.4.2.1. Phân tích chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết.
Đây là thiết bị làm việc trong môi trường hoá chất axit và kiềm ở nhiệt độ cao nên đòi hỏi sự chịu nhiệt và chống ăn mòn, oxi hóa cao, hoá chất và nhiệt độ ảnh hưởng rất nhiều đến độ bền của thiết bị.
Chi tiết bể xử lý khí chỉ có tác dụng chứa dung dịch hoá chất xủ lý và than hoạt tính.
Vì vậy trong quá trình thiêt kế chế tạo ta chọn vật liệu có khả năng chống ăn mòn hóa chất và chịu nhiệt để kéo dài tuổi thọ của thiết bị.
3.4.2.2. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu.
Trong kết cấu của thiết bị,ta thấy nếu sản xuất với số l ượng lớn thì có thể chế tạo bằng phương pháp đúc với vật liệu mới là composite.
Đây là thiết bị đơn giản,ít bị xê dịch trong quá trình làm việc,ta chỉ sử dụng phương pháp chế tạo thủ công.
3.4.3. Chọn vật liệu và phương pháp chế tạo phôi.
3.4.3.1. Chọn vật liệu.
Do chi tiết làm việc trong môi trường hóa chất và nhiệt độ cao (khoảng 70oC), giá thành thiết bị không cao. Nên chi tiết phải đảm bảo:
- Giá thành rẻ, dễ chế tạo, dễ vận chuyển. - Phù hợp với thị trường.
- Chống bị ăn mòn khi làm việc với môi trường hoá chất và bền nhiệt. -Có độ cứng vững cao.
- Không cần độ bền cao.
Với những yêu cầu trên ta chỉ chọn vật liệu là vật liệu composite là đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật và chế tạo.
Vật liệu composite là vật liệu tổ hợp từ hai vật liệu có bản chất khác nhau. Vật liệu tạo thành có đặc tính trội hơn đặc tính vật liệu của từng thành phần khi xét riêng rẽ. Vật liệu composite th ường bao gồm:Vật liệu cốt ( th ường dưới dạng sợi ) và vật liệu nền ( thường là nhựa ). Dưới góc độ cơ học, vật liệu nền và vật liệu cốt là những vật liệu đồng nhất.
Vật liệu cốt giúp cho vật liệu composite có khả năng chịu lực cao hơn, vật liệu nền đóng vai trò vật liệu cốt với nhau và truyền lực cơ học tới chúng, cũng như bảo vệ vật liệu cốt chống chọi với môi tr ường xung quanh.
Nhựa dùng trong vật liệu composite là vật liệu biến dạng được và tương thích với sợi. Ngoài ra nhựa cần có tỷ trọng nhỏ để cho vật liệu composite có các đặc trưng cơ học riêng cao.
Tính chất của nhựa nhiệt cứng: cho phép tạo hình một lần. Thực vậy, sau quá trình polyme hóa, nhiệt độ chất xúc tác, nhựa cho ta một kết cấu hình học nhất định, khó phá vỡ. Nhựa nhiệt cứng có c ơ tính cao, đặc biệt có cơ tính cao hơn nhựa nhiệt dẻo. Vì vậy ta sử dụng nhựa nhiệt cứng: Nhựa polyeste không no
Nhựa polyeste: được sử dụng từ lâu để chế tạo vật liệu composite. Dựa theo môđun đàn hồi, người ta phân loại polyeste: nhựa mềm, nhựa cứng vừa phải và nhựa cứng. Loại nhựa cứng hay đ ược sử dụng để chế tạo vật liệu composite.
Nhựa polyeste có ưu điểm : Cứng;
Ổn định kích thước;
Khả năng thấm vào sợi và nhựa cao; Dễ vận hành;
Chống môi trường hóa học; Giá thành hạ.
Nhựa polyeste có nhược điểm :
Dễ bị nứt, đặc biệt là nứt do va đập; Độ co ngót cao ( Khoảng 8 – 10 % ). Khả năng chịu hơi nước, nước nóng kém; Bị hư hại dưới tác dụng của tia cực tím; Dễ bắt lửa;
Chịu nhiệt trung bình ( dưới 1200C ).
Vật liệu tăng cường ( hay cốt ) :
Cung cấp cơ tính cho vật liệu composite: độ cứng, độ bền phá hủy v.v… Các chất tăng cường cũng cho phép cải thiện một số tính chất lý học của vật liệu
composite: tính dẫn nhiệt, chịu nhiệt độ, độ bền mòn, tính dẫn điện v.v…đối với chất tăng cường ta cần quan tâm đến một số đặc tr ưng sau: cơ tính phải cao, tỷ trọng nhỏ, tương thích với nhựa, dễ vận hành khi chế tạo, giá thành hạ v.v…Tùy thuộc vào mục đích sử dụng ta có chất tăng c ường có thể có các nguồn gốc khác nhau: như sợi thực vật, khoáng chất, nhân tạo, tổng hợp…tuy nhiên chất tăng cường hay sử dụng nhất dưới dạng sợi hoặc biến thể một chút. Các sợi đ ược sử dụng để tạo vật liệu dưới dạng mặt ( hay diện tích ) theo nhiều kiểu khác nhau : “ mat ”, vải hay băng. Ta thường gặp các dạng trên với sợi thủy tinh. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Mat :
Mat gồm các lớp sợi liên tục hoặc gián đoạn, phân bố hỗn loạn trong một mặt phẳng. Các sợi được giữ với nhau nhờ chất liên kết có thể hòa tan hoặc không hòa tan trong nhựa, tùy thuộc vào công nghệ sử dụng. Tính phân bố hỗn loạn của các sợi làm cho “mat ”có tính đ ẳng hướng trong mặt phẳng của nó.
Mát sợi ngắn và mặt sợi dài chỉ khác nhau ở mức độ biến dạng. Mat sợi ngắn biến dạng nhỏ, ngược lại mát sợi dài cho phép chịu các biến dạng đặc biệt lớn theo tất cả các phương.
Sợi thủy tinh dưới dạng khối rất dòn, dễ bị nứt. ngược lại khi gia công dưới dạng sọi đường kính nhỏ ( vài chục micron ) thủy tinh sẽ mất các tính chất trên và có nhiều ưu điểm trên phương diện cơ học.
Sợi thủy tinh được chế biến từ thủy tinh kéo sợi gọi là thủy tinh dệt, trong đó chứa silic, alumin, manh ê v.v.v…ta sử dụng thủy tinh loại R, S có đặc tính chung là độ bền cơ học cao.
Cơ tính xơ của thủy tinh R lúc mới ra lò. Khối lượng riêng = 2550 [kg/m3]. Môdun Es = 86 [Gpa]
Biến dạng phá hủy su= 5,2 [%] Hệ số poisson s = 0,22. Kết cấu composite nhiều lớp :
Trong trường hợp tổng quát, vật liệu cốt ( chất tăng c ường )của mỗi lớp vật liệu có bản chất khác nhau: có thể l à xơ, sợi, “mat”, vải thủy tinh, cacbonv.v…Mỗi lớp cần phải ghi rõ bản chất của sợi sử dụng, laọi vật liệu làm cốt: sợi, “mat”, vải cùng với tỷ lệ khối lượng sợi theo phương dọc… và ngang.
Việc lựa chọn sợi, xê-căng của các lớp vật liệu phụ thuộc v ào người sử dụng sao cho thõa mãn cao nhất tính bền, tính cứng…khi chiụ tải trọng, ta cần chú ý:
- Các lớp đồng phương cho cơ tính cao theo phương c ủa sợi ; - Các lớp “mat” chịu kéo kém, do đó nên bố trí tại vùng chịu nén; - Vật liệu composite lớp vuông [0/90]n dễ bị tách lớp;
- Khi tăng cường theo cả ba phương, ta có vật liệu á-đẳng hướng.
3.4.3.2. Phương pháp chế tạo phôi:
Thiết bịcó kết cấu đơn giản và sản xuất hàng loạt nhỏ nên ta sử dụng phôi đúc. Như vậy, ta có thể rút ngắn thời gian chuẩn bị phôi v à đạt hiệu quả kinh tế cao.
3.4.4. Các nguyên công công nghệ chế tạo bộ xử lý khí.
Bộ phận xử lý khí được tạo bởi bể xử lý khí (chứa dung dịch hóa chất) và nắp bể xử lý khí (ngăn cách giữa lớp than hoạt tính phía trên và dung dịch hóa chất bên dưới).
Hình 3-16. Bộ xử lý khí
3.4.4.1. Các nguyên công chế tạo bể xử lý khí.
- Nguyên công 1: Tạo khuôn.
Khuôn để gia công chi tiết có thể gia công bằng vật liệu gỗ nh ưng thông thường khuôn đã được làm bằng nhựa đã được tạo kích thước, yêu cầu kỹ thuật bề mặt thõa mãn chi tiết cần gia công.
+Bước 1: Tạo bề mặt khuôn đúc:
Dùng chổi quét chất wax8 là giải phóng khuôn đồng thời cũng là lớpdùng làm láng bề mặt khuôn làm láng bề mặt chi tiết gia công.
+ Bước 2: Phun lớp Gelgrat sơn bề mặt khuôn tỷ lệ 1kg/m2 có tác dụng chống tia cực tím và tăng độ bền chi tiết.
- Nguyên công 2: Chế tạo bể xử lý khí.
Bước 1: Trát composite lên khuôn vừa được tao xong, Composite bao gồm polyeste và chất đông cứng MEK tỷ lệ 1gam nhựa và 0.8-2 (%) MEK.
Bước 2: Sau đó ta cắt sợi thủy tinh được chế tạo dưới dạng như vải làm cốt tăng độ bền cơ học cho chi tiết.
Hai bước trên làm xen kẽ nhau theo thứ tự nh ư trên cho đến khi đủ độ dày theo yêu cầu chuyển bước 3.
Bước 3:Ta tiếp tục quét nhựa chất Gelgrat l ên đẻ chống tia cực tím
- Nguyên công 3: Tháo khuôn và làm sạch:
Bước 1:Tháo khuôn.
Sau khi composite đông l ại ta tiến hành tháo khuôn Bước 2: Làm sạch chi tiết (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Nguyên công 4:Quét lớp tạo màu .
Tùy theo yêu cầu người tiêu dùng mà ta tạo màu xanh, đỏ,…cho chi tiết phù hợp với yêu cầu.
3.4.4.2. Các nguyên công chế tạo nắp bể xửlý khí.
Nắp bể xử lý khí được thiết kế chế tạo dạng l ưới sao cho lớp khí bên dưới có thể đi qua đồng thời không l àm rơi lớp than hoạt tính phía trên.
Ngoài ra, nắp bể xử lý khí còn có các lỗ để đường ống dẫn khí thải đi qua. Bề dày của nắp đủ cứng vững để giữ lớp than hoạt tính.
Nguyên công chế tạo nắp bể xử lý khí:
- Nguyên công 1: Tạo khuôn.
Khuôn để gia công chi tiết có thể gia công bằng vật liệu gỗ nh ưng thông thường khuôn đã được làm bằng nhựa đã được tạo kích thước, yêu cầu kỹ thuật bề mặt thõa mãn chi tiết cần gia công.
+Bước 1: Tạo bề mặt khuôn đúc:
Dùng chổi quét chất wax8 là giải phóng khuôn đồng thời cũng là lớp dùng làm láng bề mặt khuôn làm láng bề mặt chi tiết gia công.
+ Bước 2: Phun lớp Gelgrat sơn bề mặt khuôn tỷ lệ 1kg/m2 có tác dụng chống tia cực tím và tăng độ bền chi tiết.
- Nguyên công 2: Chế tạo nắp bể xử lý khí.
+ Bước 1: Trát composite lên khuôn vừa được tao xong, Composite bao gồm polyeste và chất đông cứng MEK tỷ lệ 1gam nhựa và 0.8-2 (%) MEK.
+ Bước 2: Sau đó ta cắt sợi thủy tinh được chế tạo dưới dạng như vải làm cốt tăng độ bền cơ học cho chi tiết.
Hai bước trên làm xen kẽ nhau theo thứ tự nh ư trên cho đến khi đủ độ dày theo yêu cầu chuyển bước 3.
+Bước 3: Ta tiếp tục quét nhựa chất Gelgrat l ên đẻ chống tia cực tím
- Nguyên công 3: Tháo khuôn và làm sạch:
+Bước 1:Tháo khuôn.
Sau khi composite đông l ại ta tiến hành tháo khuôn +Bước 2: Làm sạch chi tiết
- Nguyên công 4: Gia công các lỗ.Tiến hành khoan trên máy khoan cần.
- Nguyên công 5:Quét lớp tạo màu .
Tùy theo yêu cầu người tiêu dùng mà ta tạo màu xanh, đỏ,…cho chi tiết phù hợp với yêu cầu.
Chương 4:
Quy trình lắp ráp và sử dụng
4.1. Thử nghiệm và hoàn chỉnh. 4.1.1. Thử nghiệm.
Bước đầu hệ thống đã được lắp đặt và chạy thử nghiệm tại tầng 3 của dãy nhà thí nghiệm khoa chế biến.
Quá trình và kết quả chạy thử nghiệm hệ thống ng ày 05 tháng 10 năm 2010 như sau:
+ Vỏ tôm được đưa về vào lúc 10 giờ và bắt đầu tiến hành thử nghiệm :
- Thử nghiệm với 30 kg vỏ tôm t ươi đem ép sơ bộ lần 1 bằng máy ép trục vít tay thu được 25 kg.
- Ngâm 25 kg với 50 lít nước nóng ở 70OC trong thời gian 15 phút. Sau đó ép lần 2 thu được 21,5 kg vỏ tôm (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Các bước trên thực hiện thủ công bên ngoài hệ thống.
- Tiến hành đưa nguyên liệu là 21,5 kg vỏ tôm đã ép vào thùng làm việc chính của hệ thống để ngâm với 80 lít axit HCl 4%, trong thời gian ngâm nguyên liệu được đảo với hệ thống bơm tuần hoàn và đầu phun. Thời gian ngâm là 12 giờ, sau đó xả hết axit trong thùng làm việc chính vào thùng rửa bazơ.
- Tiến hành rửa trung tính axit HCl với nước sạch, rửa 4 lần với mỗi lần rửa hết 80 lít nước và thời gian mỗi lần rửa là 30 phút. (Tổng cộng hết 2 giờ và 320 lít nước).
- Ngâm với 80 lít bazơ NaOH 3%, trong th ời gian 8 giờ. Sau đó xả hết baz ơ trong thùng làm việc chính.
- Tiến hành rửa trung tính bazơ NaOH với nước sạch, rửa3 lần với mỗi lần rửa hết 80 lít nước và thời gian mỗi lần rửa là 30 phút. (Tổng cộng hết 1,5 giờ và 240 lít nước).
- Sau khi rửa trung tính NaOH xong ta lấy nguyên liệu ra đem ép sơ bộ thu được 3,8 kg nguyên liệu tươi, sau đó đem phơi dư ới ánh nắng mặt trời.
Dưới đây là một số hìnhảnh:
Do hệ thống chưa được hoàn thiện nênở đây thử nghiệm chủ yếu là hệ thống đảo rửa, còn một số bước trung gian phải thực hiện thủ công bằng tay nh ư: đun nước nóng, pha hóa chất v à chưa có hệ thống xử lý khí thải, thiết bị trao đổi nhiệt.
4.1.2. Hoàn chỉnh.
Thời gian và lượng nước sử dụng còn nhiều do những nguyên nhân chủ yếu sau:
- Hệ thống đảorửanguyên liệu còn yếu, nguyên liệu chưa được đảo đều. - Sàng chắn vỏ tôm phía dưới chưa đảm bảo, ít lỗ nên lưu lượng nước qua ít dẫn đến không đủ lưu lượng để bơm cung cấp cho hệ thống đảo rửa.
- Bị tổn thất nhiệt trong hai quá trình ngâm axit và bazơ do tỏa ra môi trường xung quanh nên thời gian ngâm phải lâu để đảm bảo quá trình trao đổi trong hai môi trường.
Hình 4-1. Hình ảnhnguyên liệu sau khi
rửa trung tính HCl
Căn cứ vào kết quả thực nghiệm và phân tích ở trên ta tiến hành hoàn chỉnh hệ thống:
- Thiết kế hoàn chỉnh lại bộ khuấy đảo. - Khoan thêm nhiều lỗ ở sàng chắn phía dưới.
- Thiết kế lắp đặt thêm hệ thống thiết bị trao đổi nhiệt.
4.2. Quy trình lắp ráp.
- Khoan lỗ các thùng tại các vị trí và đường kính xác định.
- Lắp các đường ống và van với các thùng làm việc nhờ bộ đầu nối có gai và máy hànống chịu nhiệt.
- Lắp máy bơm, bộ khuấy đảo và thiết bị trao đổi nhiệt vào hệ thống chính.
- Lắp hệ thống cung cấp nước nóng, nước lạnh.
- Lắp ráp bộ xử lý khí. Việc lắp ráp được thực hiện bởi công nhân theo trình tự các bước trên theo đúng các yêu cầu kỹ thuật dưới sự giám sát của cán bộ nghiên cứu để đảm bảo đúng theo thiết kế,
không bị rò rỉ hóa chất và an toàn khi vận hành.
Hình 4-3. Hìnhảnh hệ thống sau khi lắp ráp Thùng làm việc chính Bộ xử lý khí Thiết bị trao đổi nhiệt
4.3. Quy trình sử dụng. 4.3.1. Vận hành.
- Chuẩn bị:
+ Vỏ tôm đã ép và loại bỏ tạp chất.
+ Kiểm tra các van, máy bơm, thiết bị trao đổi nhiệt. + Các dung dịch hóa chất trong bộ xử lý khí.
+ Kiểm tra pha chế các dung dịch hóa chất, nguồn n ước và hệ thống cung cấp nước nóng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Vận hành: Theo các bước và thứ tự quy trình công nghệ sản xuất Chitin theo tiêu chuẩn Nhật Bản:
+ Cho vỏ tôm đãđược cắt ép và loại bỏ tạp chất vào thùng làm việc chính. + Vận hành bơm cung cấp hóa chất HCl vào thùng làm việc chúng và tiến hành ngâm đảo.
+ Dừng máy bơm và xả hết dung dich hóa chất ở thùng làm việc chính để tiến hành rửa trung tính HCl.
+ Mở máy bơm để bơm nước và tiến hành đảo rửa trung tính. Kết thúc quá trình dừng máy và xả hết nước trong thùng để tiến hành tiếp quy trình ngâm bazơ NaOH.
+ Vận hành bơm cung cấp hóa chất NaOH vào thùng làm việc chúng và tiến hành ngâm đảo.
+ Dừng máy bơm và xả hết dung dich hóa chất ở thùng làm việc chính để tiến