- Phương pháp tối ưu hóa các thông số làm việc của máy trộn gỗ nhựa Chỉ tiêu tối ưu về tiêu thụ điện năng: Mức tiêu thụ điện năng thấp
3.3. Cơ chế quá trình trộn
Khi trộn vật liệu hạt, các hạt chịu tác dụng của những lực có hướng khác nhau và chuyển động của hạt chính là hệ quả tác động hỗn hợp của các lực đó. Ngoài ra cơ chế trộn còn phụ thuộc vào cấu trúc máy trộn và phương pháp tiến hành quá trình. P.M.Latxei (người Anh) đã đưa ra 5 quá trình cơ bản trong các máy trộn như sau:
- Tạo các lớp trượt với nhau theo các mặt phẳng – Trộn cắt.
- Chuyển dịch một nhóm hạt từ vị trí nay đến vị trí khác – Trộn đối lưu. - Thay đổi vị trí của từng hạt riêng lẻ - Trộn khuếch tán.
- Phân tán từng phân tử do va đập vào thành thiết bị - Trộn va đập. - Biến dạng và nghiền nhỏ từng bộ phận lớp – Trộn nghiền.
Tùy theo kiểu máy trộn mà có thể xuất hiện chỉ một hoặc một số trong 5 quá trình trên khi trộn vật liệu rời.
Khi nghiên cứu quá trình trộn hạt gỗ nhựa dạng rời, khô và ẩm, người ta nghiên cứu động học quá trình thay đổi phần khối lượng của các cấu tử hoạt động. Từ đó cho thấy rằng, hỗn hợp đều đặn chỉ có thể đạt được trong hệ lý tưởng. Trong hệ lý tưởng người ta phát hiện ra 2 quá trình trái ngược nhau: Sự tạo hỗn hợp và sự thiên tích (sự phân chia ngược lại hỗn hợp đến các cấu tử thành phần). Vì vậy theo các số liệu V.A.Raxkatavoi và P.K.Gievlakov đã dẫn ra rằng, sau một khoảng thời gian trộn các cấu tử hạt gỗ nhựa hỗn hợp thì hỗn hợp tiến tới trạng thái giới hạn gọi là trạng thái “cân bằng động lực học”. Khi hỗn hợp đạt tới trạng thái này, mặc dù vẫn tiếp tục có sự phân bố lại không gian các phần tử thì một bộ phận nào đó của các cấu tử lại tách ra khỏi các liên kết cân bằng đó. Mặc dù hỗn hợp vẫn tiếp tục có sự phân bố lại, nhưng thực ra sự phân bố lại này xảy ra bất lợi. Nếu các phần tử của các cấu tử khác biệt nhau về mặt kích thước, hình dạng hoặc tỷ trọng, thì trong hệ thống xuất hiện các hiện tượng tự điều chỉnh lại gây nên hỗn hợp cuối cùng không đồng nhất. Sau khi đã đạt tới “ trạng thái cân bằng động lực học” trong
các hỗn hợp không lý tưởng, nếu tiếp tục quá trình trộn hỗn hợp, mức độ đồng nhất của hỗn hợp giảm xuống và hỗn hợp chung không đạt được trạng thái hỗn hợp đều đặn.
Đánh giá tốc độ gia tăng của phần khối lượng cấu tử kiểm tra, thì phương trình động học của quá trình trộn trong trường hợp chung sẽ có dạng:
)( ( ) (t f0 t f dt dC V i n (3.34)
Trong đó: v – cường độ của quá trình tạo hỗn hợp, [1/s]; Ci – tỷ lệ phần cấu tử kiểm tra, [g/g];
t – khoảng thời gian của quá trình trộn, [s];
fn, fo– cường độ của các quá trình thuận nghịch, [1/s]. Từ phương trình trên hiển nhiên rằng cường độ trộn hỗn hợp có thể được nâng cao bằng cách tính toán làm giảm tốc độ quá trình ngược (sự thiên tích). Điều này có thể cố gắng đạt được bằng cách làm đều thành phần cỡ hạt của các cấu tử, ví như bằng sàng phân loại hoặc nghiền bổ sung để nhận được sự nghiền mịn.
Đối với trộn vật liệu rời và bột nhão, giáo sư A.I.Peleiev đã giới thiệu thời gian trộn t của quá trình trộn được xác định theo công thức:
p C C C t H K H ln (3.35) Trong đó:
CH và CK - là thành phần khối lượng của các cấu tử lúc bắt đầu và kết thúc quá trình.
p – tham số trạng thái được xác định bằng thực nghiệm đối với điều kiện đã biết.
Kết luận chương 3
Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trộn của vật liệu rời, việc xác định quy luật ảnh hưởng của các yếu tố đến các hàm mục tiêu bằng lý thuyết là rất khó khăn, để xác định chính xác qui luật ảnh hưởng này cần tiến hành nghiên cứu thực nghiệm.
Chương 4