Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và thực nghiệm máy ép viên đa nguyên liệu 5

78 CHƯƠNG 5 KHẢO NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SẢN XUẤT VIÊN NÉN ĐA NGUYÊN LIỆU CỦA MÁY ÉP VIÊN 5 1 Mục đích khảo nghiệm Mục đích của các khảo nghiệm là xác định các yếu tố đầu vào thiết bị ảnh hưởng đến quá trình sản xuất viên nén thông qua xem xét các yếu tố ảnh hưởng của quá trình sản xuất viên nén gồm Độ ẩm nguyên liệu hỗn hợp (M %), khe hở tương đối giữa khuôn và lô ép ( mm), số vòng quay khuôn ép (nkh vòngphút) ảnh hưởng đến hiệu suất sản xuất viên nén ( %),.

CHƯƠNG 5 KHẢO NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CÔNG

NGHỆ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SẢN XUẤT VIÊN NÉN ĐA NGUYÊN LIỆU

CỦA MÁY ÉP VIÊN

5.1 Mục đích khảo nghiệm

Mục đích của các khảo nghiệm là xác định các yếu tố đầu vào thiết bị ảnh hưởng đến quá trình sản xuất viên nén thông qua xem xét các yếu tố ảnh hưởng của quá trình sản xuất viên nén gồm: Độ ẩm nguyên liệu hỗn hợp (M %), khe hở tương đối giữa khuôn và lô ép ( mm), số vòng quay khuôn ép (nkh vòng/phút) ảnh hưởng đến hiệu suất sản xuất viên nén ( %), tiêu hao điện năng riêng (N, kWh/kg), Khối lượng riêng viên nén (vn, kg/m3) 5.2 Mô hình và phương tiện thí nghiệm

Máy ép viên ép được chế tạo theo thiết kế dùng để ép hỗn hợp mùn cưa và bột nhựa PP,

để tạo ra viên nén Trong đề tài sử dụng khuôn có chiều dày 30mm, đường kính lỗ Ø6mm yêu cầu ép thành viên sau đó đem đốt viên nén dưới dạng khí hóa Khuôn ép được sử dụng cho máy ép viên đa nhiên liệu là loại khuôn phẳng

5.3 Chuẩn bị nguyên liệu

❖ Nguyên liệu sản xuất viên nén

Để thực hiện được các thực nghiệm sản xuất viên nén đa nguyên liệu cần chuẩn bị mùn

Hình 5.1 Mô hình máy ép viên

cưa, bột nhựa PP cùng với việc phân loại chúng ra các cấp kích thước cũng như dải độ ẩm Trong thực nghiệm này được kế thừa kết quả nghiên cứu của nên hỗn hợp nguyên liệu được chọn phạm vi 1mm, cùng với độ ẩm được tạo ra ở độ ẩm 13% Tỉ lệ thành phần hỗn hợp nguyên liệu chọn mức 85% mùn cưa và 15% bột nhự PP

Sau khi đã cân đủ khối lượng như tỉ lệ 85% và 15% của mỗi loại nguyên liệu thì tiến hành trộn 2 loại nguyên liệu vào và đảo trộn đồng đều Hỗn hợp được đổ vào bao rồi cân lại xác định tỉ lệ hao hụt trong quá trình đảo trộn Sau đó được dán nhãn từng bao chứa hỗn hợp nguyên liệu để thuận tiện trong quá trình ép viên cho từng loại công thức cụ thể

Hình 5.2 Nguyện liệu bột PP từ túi nilon thực phẩm

Hình 5.3 Phân loại nguyên liệu bằng sàng rây

5.4 Kết quả thực nghiệm xác định ảnh hưởng của các chế độ làm việc đến các hàm mục tiêu của máy ép viên đa nguyên liệu

5.4.1 Xác định ảnh hưởng của số vòng quay khuôn ép đến các hàm mục tiêu

a Mục đích thí nghiệm

Xác định được sự ảnh hưởng của số vòng quay khuôn ép đến các giá trị của hàm mục tiêu gồm hiệu suất sản xuất viên nén  (%) được mã hóa (Y1-1), Tiêu hao điện năng riêng Nr ( kWh/kg sản phẩm) được mã hóa (Y1-2), Khối lượng riêng của viên nén đa nguyên liệu vn( kg/m3) được mã hóa (Y1-3) và nhiệt trị của viên nén qvn (kcal/kg) được mã hóa (Y1-4), Trong quá trình thực nghiệm này xác định được miền số vòng quay của khuôn ép để cho

Hình 5.4 Cân nguyên liệu và trộn hỗn hợp bột nhựa PP theo kích thước và tạo độ ẩm

hỗn hợp nguyên liệu

Hình 5.5 Nhựa Nilon PP được nghiền nhỏ và trộn theo tỷ lệ

kết quả các hàm mục tiêu hợp lý nhất nhằm làm cơ sở thực nghiệm tối ưu hóa trong các quá trình nghiên cứu cho các bước tiếp theo

Thí nghiệm được tiến hành qua việc thay đổi 5 loại tần số để cho phép thay đổi số vòng quay khuôn ép giảm dần từ 680; 620; 560; 500; 440 (vòng/phút), khoảng biến thiên cho mỗi lần thay đổi là 60 (vòng/phút) Việc thay đổi tần số của dòng cấp vào mô tơ quay khuôn ép được thực hiện bằng cách dùng biến tần Mitsubishi F500J

b Các thông số cố định trong thí nghiệm

Khe hở giữa quả lô và khuôn ép (mm) là 0,5mm

Lượng nguyên liệu nạp vào buồng ép là 2kg/ lần

Nhiệt độ môi trường: 32oC ÷ 34oC

Độ ẩm nguyên liệu là 12% ÷13%

+ Địa điểm làm thí nghiệm: Tại nhà và Xưởng gia công Công Ty TNHH Một Thành Viên

Cơ Khí Hiệp Bảo Long

+ Địa Chỉ; 82 đường xuyên Á, khu phố Bình Đường 1, Phường An Bình, TX, Dĩ An, Tỉnh Bình Dương

- Ngày thực hiện thí nghiệm: 01/06/2020 ÷ 01/08/2020

c Thời gian lấy số liệu

Thí nghiệm được thực hiện 5 lần cho mỗi số vòng quay của khuôn sau đó lấy giá trị trung bình, trong mỗi lần thực hiện là cho lượng nguyên liệu nạp điều vào buồng ép với một lưu lượng nhất định, sau khi hết lượng nguyên liệu nạp vào buồng ép là 2kg thì sẽ chờ cho máy ép ra hết được lượng nguyên liệu đó thành sản phẩm ép viên rồi dùng các dụng cụ thí nghiệm để đo lường lấy thông số kết quả thí nghiệm

Sử dụng phần mềm SPSS để xử lý số liệu trong bảng 5.1 được thể hiện chi tiết trong các Phụ Lục 5

Sau đây ta xét cho từng trường hợp cụ thể của các quá trình thay đổi số vòng quay bằng

d Kết quả đo đạc thực nghiệm

Bảng 5.1 Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của số vòng quay khuôn ép đến các giá trị hàm

Tiêu hao điện năng riêng (kWh/kg)

Khối lượng riêng ( kg/m3)

5.4.1.1 Ảnh hưởng của số vòng quay đến hiệu suất thu hồi viên nén

Tiến hành phân tích hồi quy kết quả thí nghiệm Bảng 5.1 cho các giá trị

Hệ số tương quan R giữa số vòng quay khuôn ép n (vòng/phút) được mã hóa (X1) và hiệu suất sản xuất viên nén  (%) được mã hóa Y1-1 là 0,999

Hệ số tương quan bình phương giữa chúng là R2 = 0,998

Với mức ý nghĩa (significant) của hệ số tương quan (X1,Y1-1 ) bằng 0,002, giá trị này nhỏ

hơn 0,05 cho thấy quan hệ ( biến X1, hàm Y1-1 ) có mối quan hệ cao Ta thiết lập được phương trình hồi quy tổng quát có dạng phương trình bậc 2

Kết quả xử lý số liệu với mức ý nghĩa của hệ số hồi quy A1; B1; C1; trong bảng Anova lần lượt là 0,009; 0,006 và 0,019 đều nhỏ hơn 0,05 cho thấy mô hình xử lý thống kê để đánh giá là phù hợp và ta lập được phương trình hồi quy quan hệ giữa số vòng quay đến hiệu suất thu hồi viên nén:

Y1-1 = - 0,027𝑋12+ 35,853𝑋1 - 5664,390 (5.2)

Hay biểu diễn dưới dạng biến thực

xuất và thu hồi bị giảm điều đó cho thầy khi vận tốc khuôn tăng quá mức đã làm giảm lực

ma sát giữa khuôn ép, lô ép và nguyên liệu ép nên đã xảy ra hiện tượng trượt hoặc nghiền nát nguyên liệu nhưng không được ép thành viên Điều này cho thầy số vòng quay của khuôn ép có ảnh hưởng rất quan trọng trong hiệu suất sản xuất viên nén đa nguyên liệu,

và khi giảm số vòng quay nhỏ hơn 600 (vòng/phút) thì hiệu suất cũng giảm theo, nếu giảm

số vòng quay quá thấp nhỏ hơn 400 (vòng/phút) cũng đồng nghĩa với việc giảm công suấtcủa động cơ nên dẫn đến khả năng là kẹt nguyên liệu giữa khuôn ép và lô ép làm ta không

ép được viên

5.4.1.2 Ảnh hưởng của số vòng quay khuôn ép đến tiêu thụ điện năng riêng

Tiến hành phân tích hồi quy kết theo quả thí nghiệm Bảng 5.1 cho các giá trị

Hệ số tương quan R giữa số vòng quay khuôn ép n (vòng/phút) được mã hóa (X1) và tiêu hao điện năng riêng Nr (KWh/kg) sản phẩm được mã hóa Y2-1 là 0,998

Hệ số tương quan bình phương giữa chúng là R2= 0,996

Với mức ý nghĩa (significant) của hệ số tương quan (X1,Y2-1 ) bằng 0,004, giá trị này nhỏ

hơn 0,05 cho thấy quan hệ ( biến X1, hàm Y2-1 ) có mối quan hệ cao Ta thiết lập được phương trình hồi quy tổng quát có dạng phương trình bậc 2

Kết quả xử lý số liệu với mức ý nghĩa của hệ số hồi quy A2; B2; C2; trong bảng Anova lần lượt là 0,006; 0,007 và 0,003 đều nhỏ hơn 0,05 cho thấy mô hình xử lý thống kê để đánh giá là phù hợp và ta lập được phương trình hồi quy quan hệ giữa số vòng quay đến tiêu thụ điện năng riêng trong quá trình sản xuất viên nén:

Y2-1 = 5,952.10-006𝑋12 - 0,006𝑋1 + 2,507 (5.5) Hay biểu diễn dưới dạng biến thực

Nr = 5,952.10-006𝑛𝑘ℎ2 - 0,006𝑛𝑘ℎ + 2,507 (5.6)

Ta xây dựng được đồ thị tương quan giữa số vòng quay khuôn ép và tiêu hao điện năng riêng trong quá trình sản xuất viên nén đa nguyên liệu là như sau:

Hình 5.7 Đồ thị quan hệ giữa số vòng quay khuôn ép đến tiêu hao điện năng riêng trong

quá trình sản xuất viên nén đa nguyên liệu

Nhận xét

Quan hệ giữa số vòng quay khuôn ép đến tiêu hao điện năng riêng trong quá trình sản xuất viên nén đa nguyên liệu theo quy luật đường cong phương trình bậc 2 (Quadratic)

Miền có số vòng quay từ 450 ÷ 550 (vòng/phút) cho tiêu hao điện năng riêng là thấp nhất

và càng tăng số vòng quay thì giá trị tiêu hao điện năng riêng càng lớn tỷ lệ thuận với hiệu suất sản xuất viên nén

Miền có số vòng quay từ 600 ÷ 700 (vòng/phút) là vùng có tiêu hao điện năng lớn nhất do lúc này công sinh ra lớn để tạo nên lực ép lớn thực hiện quá trình ép tốt nhất để tạo ra hiệu suất sản xuất và thu hồi viên nén cao nhất

5.4.1.3 Ảnh hưởng của số vòng quay khuôn ép đến khối lượng riêng viên nén

Tiến hành phân tích hồi quy kết quả thí nghiệm Bảng 5.1 cho các giá trị

Hệ số tương quan R giữa số vòng quay khuôn ép n (vòng/phút) được mã hóa (X1) và khối lượng riêng viên ép Dr (kg/m3) sản phẩm được mạ hóa Y3-1 là 0,999

Với mức ý nghĩa (significant) của hệ số tương quan ( X1,Y3-1 ) bằng 0,002, giá trị này nhỏ

hơn 0,05 cho thấy quan hệ ( biến X1, hàm Y3-1 ) có mối quan hệ cao Ta thiết lập được phương trình hồi quy tổng quát có dạng phương trình bậc 2

Kết quả xử lý số liệu với mức ý nghĩa của hệ số hồi quy A3; B3; C3; trong bảng Anova lần lượt là 0,013; 0,009 và 0,041 đều nhỏ hơn 0,05 cho thấy mô hình xử lý thống kê để đánh giá là phù hợp và ta lập được phương trình hồi quy quan hệ giữa số vòng quay đến khối lượng riêng viên nén:

Y3-1 = - 0,003𝑋12 + 4,829𝑋1 - 604,500 (5.8) Hay biểu diễn dưới dạng biến thực

Nhận xét.Từ đồ thị trên cho ta thấy quan hệ giữa số vòng quay khuôn ép đến khối lượng

riêng viên nén đa nguyên liệu theo quy luật đường cong phương trình bậc 2 (Quadratic) Miền có số vòng quay từ 600 ÷ 700 (vòng/phút) cho ta thấy khối lượng riêng viên nén đạt hiệu quả tốt nhất trong sản xuất viên nén đa nguyên liệu

Khối lượng riêng viên nén cũng tỷ lệ thuận với hiệu suất sản xuất và thu hồi viên nén, khi

ta tăng số vòng quay quá cao hoặc giảm số vòng quay quá nhiều cũng sẽ ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất thu hồi viên nén cũng như khối lượng riêng của viên nén

5.4.2 Xác định ảnh hưởng của khe hở tương đối giữa khuôn ép và lô ép đến các hàm mục tiêu

a Mục đích thí nghiệm

Xác định được sự ảnh hưởng của khe hở giữa khuôn ép và lô ép đến các giá trị của hàm mục tiêu, nhằm xác định ra được miền có giá trị khe hở giữa khuôn ép và lô ép tốt nhất để tạo ra các giá trị hàm mục tiêu tối ưu nhất, để làm cơ sở thực nghiệm tối ưu hóa trong các quá trình nghiên cứu cho các bước tiếp theo

Thí nghiệm được tiến hành qua 5 lần thay đổi giá trị khe hở giũa khuôn ép và lô ép bằng cách dùng thước lá đo khe hở tăng dần các mức 0,3; 0,5; 0,7; 0,9; 1,1mm Khoảng biến thiên sau mỗi lần thay đổi là 0,2mm Số lần thí nghiệm là 5 lần thực hiện cho mỗi lần điều chỉnh khe hở

b Các thông số cố định trong thí nghiệm

Số vòng quay của khuôn ép là 680 (vòng/phút)

Lượng nguyên liệu nạp vào buồng ép là 2kg/ lần thực nghiệm

Nhiệt độ môi trường: 32oC ÷ 34oC

Độ ẩm nguyên liệu là 12% ÷13%

+ Địa điểm làm thí nghiệm: Tại nhà và Xưởng gia công Công Ty TNHH Một Thành Viên

Cơ Khí Hiệp Bảo Long

+ Địa Chỉ; 82 đường xuyên Á, khu phố Bình Đường 1, Phường An Bình, TX, Dĩ An, Tỉnh Bình Dương

- Ngày thực hiện thí nghiệm: 01/06/2020 ÷ 01/08/2020

c Thời gian lấy số liệu

Thực hiện 5 thí nghiệm cho mỗi lần điều chỉnh khe hở Tổng số thí nghiệm là 25 thí nghiệm cho 5 lần điều chỉnh khe hở lần Mỗi lần thực nghiệm nạp 2kg nguyên liệu vào máy ép, chờ cho máy ép đẩy hết thành sản phẩm ép viên ra rồi làm sạch máy rồi thực hiện tiến hành cần, đo lấy thông số kết quả thí nghiệm bao gồm xác định hiệu suất sản xuất, tổng tiêu hao điện năng cho mỗi lần thực nghiệm để tính ra tiêu hao điện năng riêng, xác định khối lượng riêng của viên nén và tính toán nhiệt trị của viên nén

Sử dụng phần mềm SPSS để xử lý số liệu trong Bảng 5.( Chi tiết số liệu phân tích được thể hiện tại Phụ Lục)

Sau đây ta xét cho từng trường hợp cụ thể của các quá trình thay đổi số vòng quay bằng phần mềm SPSS để xử lý số liệu thống kê

d Kết quả đo đạc thí nghiệm

Bảng 5.2 Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của khe hở khuôn ép và lô ép đến các giá trị

hàm mục tiêu

Khe hở tương đối

giữa quả lô và

khuôn ép (mm)

Hiệu suất sản xuất (%)

Tiêu hao điện năng riêng (kWh/kg)

Khối lượng riêng ( kg/m3)

Sau đây ta xét cho từng trường hợp cụ thể khi thay đổi khe hở giữa khuôn ép và lô ép bằng phần mềm SPSS để xử lý số liệu thống kê thí nghiệm như sau:

5.4.2.1 Ảnh hưởng của khe hở tương đối giữa khuôn ép và lô ép đến hiệu suất thu hồi viên nén

Tiến hành phân tích hồi quy kết quả thí nghiệm Bảng 5.2 cho các giá trị

Hệ số tương quan R giữa khe hở khuôn ép và lô ép δ (mm) được mã hóa (X2) và hiệu suất sản xuất viên nén  (%) được mã hóa Y1-2 là 1,000

Hệ số tương quan bình phương giữa chúng là R2 = 1,000

Với mức ý nghĩa (significant) của hệ số tương quan (X2,Y1-2 ) bằng 0,003 giá trị này nhỏ

hơn giá trị 0,05 cho thấy quan hệ ( biến X2, hàm Y1-2 ) có mối quan hệ cao Ta thiết lập được phương trình hồi quy tổng quát có dạng phương trình bậc 3

Y1-2 = 𝐴1𝑋23+ 𝐵1𝑋22+ 𝐶1𝑋2+ 𝐷1 (5.13) Kết quả xử lý số liệu với mức ý nghĩa của hệ số hồi quy A1; B1; C1; D1 trong bảng Anova lần lượt là 0,009; 0,008; 0,009 và 0,039 đều nhỏ hơn 0,05 cho thấy mô hình xử lý thống

kê để đánh giá là phù hợp và ta lập được phương trình hồi quy quan hệ giữa khe hở khuôn

ép và lô ép đến hiệu suất thu hồi viên nén:

Y1-2 = 195,625𝑋23 – 476,955𝑋22 + 293,194𝑋2 + 12,477 (5.14) Hay biểu diễn dưới dạng biến thực

Ta xây dựng được đồ thị tương quan giữa khe hở khuôn ép và lô ép đến hiệu suất sản xuất viên nén là như sau:

Hình 5.9 Đồ thị quan hệ giữa khe hở khuôn ép và lô ép đến hiệu suất sản xuất viên nén

đa nguyên liệu

Qua đó cho ta thấy nếu khe hở giữa khuôn và lô ép thay đổi tăng hoặc giảm sẽ làm ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi viên nén

5.4.2.2 Ảnh hưởng của khe hở khuôn ép và lô ép đến tiêu thụ điện năng riêng

Tiến hành phân tích hồi quy kết quả thí nghiệm Bảng 5.2 cho các giá trị Hệ số tương quan

R giữa khe hở khuôn ép và lô ép δ (mm) được mã hóa (X2) và tiêu hao điện năng riêng Nr(KWh/kg) sản phẩm được mã hóa Y2-2 là 1,000

Hệ số tương quan bình phương giữa chúng là R2 = 1,000

Với mức ý nghĩa (significant) của hệ số tương quan ( X2,Y2-2 ) bằng 0,003, giá trị này nhỏ

hơn 0,05 cho thấy quan hệ (biến X2, hàm Y2-2 ) có mối quan hệ cao Ta thiết lập được phương trình hồi quy tổng quát có dạng phương trình bậc 3

Y2-2 = 𝐴2𝑋23+ 𝐵2𝑋22+ 𝐶2𝑋2+ 𝐷2 (5.16) Kết quả xử lý số liệu với mức ý nghĩa của hệ số hồi quy A2; B2; C2; D2 trong bảng Anova lần lượt là 0,011; 0,009; 0,010 và 0,044 đều nhỏ hơn 0,05 cho thấy mô hình xử lý thống

kê để đánh giá là phù hợp và ta lập được phương trình hồi quy quan hệ giữa khe hở khuôn

ép và lô ép đến tiêu thụ điện năng riêng trong quá trình sản xuất viên nén:

Y2-2= 4,031𝑋23 – 9,826𝑋22 + 6,040𝑋2+ 0,256 (5.17) Hay biểu diễn dưới dạng biến thực

5.4.2.3 Ảnh hưởng của khe hở khuôn ép và lô ép đến khối lượng riêng viên nén

Tiến hành phân tích hồi quy kết quả thí nghiệm Bảng 5.2 cho các giá trị

Hệ số tương quan R giữa khe hở khuôn ép và lô ép δ (mm) được mã hóa (X2) và khối lượng riêng viên ép Dr (kg/m3) được mạ hóa Y3-2 là 0,999

Hệ số tương quan bình phương giữa chúng là R2 = 0,998

Với mức ý nghĩa (significant) của hệ số tương quan ( X2,Y3-2 ) bằng 0,002, giá trị này nhỏ

hơn 0,05 cho thấy quan hệ ( biến X2, hàm Y3-2 ) có mối quan hệ cao Ta thiết lập được phương trình hồi quy tổng quát có dạng phương trình bậc 2

Kết quả xử lý số liệu với mức ý nghĩa của hệ số hồi quy A3; B3; C3; trong bảng Anova lần lượt là 0,008; 0,025 và 0,010 đều nhỏ hơn 0,05 cho thấy mô hình xử lý thống kê để đánh giá là phù hợp và ta lập được phương trình hồi quy quan hệ giữa khe hở khuôn ép và lô ép đến khối lượng riêng viên nén:

Y3-2 = -1984,232𝑋22 + 1527,570𝑋2 + 772,569 (5.20) Hay biểu diễn dưới dạng biến thực

Dr = -1984,232𝛿𝑘𝑙2 + 1527,570𝛿𝑘𝑙 + 772,569 (5.21)

Ta xây dựng được đồ thị tương quan giữa khe hở khuôn ép và lô ép đến khối lượng riêng viên nén là như sau:

Hình 5.11 Đồ thị quan hệ giữa khe hở khuôn ép và lô ép đến khối lượng riêng viên nén

đa nguyên liệu

Qua đó ta thấy khối lượng riêng viên nén sẽ giảm theo tỷ lệ nghịch với tăng kích thước

5.5 Kết luận

Đối với thông số số vòng quay của khuôn đã xác định

Ảnh hưởng của thông số số vòng quay của khuôn đến các hàm mục tiêu hiệu suất, tiêu hao điện năn riêng, khối lượng riêng của viên nén và nhiệt trị viên nén biến thiên theo quy luật hàm bậc 2

Đối với thông số số khe hở giữ khuôn ép viên và rulo ép

Ngoại trừ quan hệ khe hở giữa khuôn ép và rulo ép đối với hàm mục tiêu hiệu suất sản xuất và tiêu hao điện năng riêng biến thiên theo hàm bậc 3 còn quan hệ với nhiệt trị và khối lượng riêng biến thiên theo quan hệ hàm bậc 2

Miền khe hở giữa khuôn ép viên và rulo ép biến thiên phạm vi 0,3 - 0,5mm Tuy nhiên đối với hiệu suất sản xuất tốt nhất ở khe hở 0,4mm cho hiệu suất sản xuất viên nén cũng như nhiệt trị và khối lượng riêng của viên nén là cao nhất, tốt nhất

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

1 Kết luận

Việc nghiên cứu thiết kế chế tạo máy ép viên đa nguyên liệu từ mùn cưa và nylon túi đựng thức ăn đã góp phần tích cực vào việc cung cấp thêm cho hệ sinh thái nguyên liệu đốt một loại nhiên liệu mới có nhiệt trị cao, nhầm góp phần tiết kiệm năng lượng hóa thạch và giảm thiểu ô nhiễm môi trường trong các nhà máy chế biến gỗ và rác thải túi đựng nylon trong sinh hoạt hằng ngày, góp phần vào giảm hiệu ứng nhà kính và bảo vệ môi trường sống ngày càng trong sạch hơn

Đã áp dụng được cơ sở lý thuyết của quá trình ép viên nhiên liệu và các tài liệu tham khảo

đã xác định được các thông số cơ bản của bộ phận ép viên nhằm định hướng cho việc thiết

kế máy ép viên như: Kích thước máy (D xR xC) là (815 x335 x 690)mm; Năng suất 25kg/h; Công suất motor 2,2 kW; Số vòng quay trục chính 680 vg/ph; Chiều dày khuôn ép Lk = 24mm, đường kính khuôn ép Øk = 120mm, chiều dài lô ép Bln = 32mm, đường kính lô ép

Dln = 77mm, Số lỗ trên khuôn m = 104 lỗ, đường kính lỗ khuôn 6mm, số lượng lô nén 02

lô Đây là loại máy ép kiểu khuôn phẳng quay chủ động và ru lô tự do quay theo qua tiếp xúc giữa nhiên liệu và khuôn, có cấu tạo đơn giản, có thể hoàn toàn chế tạo được trong nước để thay thế cho các máy ép được nhập khẩu từ nước ngoài đắc tiền Tiết kiệm được chi phí trong sản xuất viên nén nhầm cạnh tranh với các loại nhiên liệu khác thúc đẩy sự phát triển lâu dài và mở ra hướng đi mới cho ngành công nghiệp sản xuất và cung cấp viên nén đa nguyên liệu có nhiệt trị cao hơn các loại viên nén khác trên thị trường

Thực nghiệm đã xác định được chế độ làm việc của máy ép viên nén bao gồm : Với tỷ lệ hỗn hợp 85% mùn cưa và 15% bột nhựa PP, độ ẩm 13% kích thước nguyên liệu phạm vi 1mm thì chế độ làm việc của máy nén gồm: Số vòng quay của khuôn là 680 (vòng/phút) Khe hở giữa khuôn ép và lô ép là 0,5mm Cho kết quả: Hiệu suất sản xuất viên nén đạt 64,33%, tiêu thụ điện năng riêng 1148 (Wh/kg), khối lượng riêng là 1067,87 (kg/m3) và nhiệt trị riêng là 5631,6 (kJ/kg)

Kết quả nghiên cứu và thực nghiệm đã thiết lập được 8 phương trình hồi quy thể hiện mối tương quan của các đại lượng như số vòng quay của khuôn ép, khe hở giũa khuôn ép và

lô ép ảnh hưởng đến các giá trị hàm mục tiêu, từ đó ta có thể tìm ra được quy luật của quá trình ép viên đa nguyên liệu tốt nhất, để xây dựng được các tiêu chuẩn kỹ thuật cho quy

trình ép viên đa nguyên liệu có năng suất cao nhất

- Ảnh hưởng của số vòng quay đến các hàm mục tiêu  = - 0,027𝑛𝑘ℎ2 + 35,853𝑛𝑘ℎ- 5664,390 Nr = 5,952.10-006𝑛𝑘ℎ2 - 0,006𝑛𝑘ℎ + 2,507

Dr = - 0,003𝑛𝑘ℎ2 + 4,829𝑛𝑘ℎ - 604,500

- Ảnh hưởng của khe hở tương đối các hàm mục tiêu

 = 195,625𝛿𝑘𝑙3 – 476,955𝛿𝑘𝑙2 + 293,194𝛿𝑘𝑙+ 12,477

Nr = 4,031𝛿𝑘𝑙3 – 9,826𝛿𝑘𝑙2 + 6,040𝛿𝑘𝑙+ 0,256

Dr = -1984,232𝛿𝑘𝑙2 + 1527,570𝛿𝑘𝑙 + 772,569 Việc sản xuất viên nén đa nguyên liệu có thành phần mùn cưa và bột nhựa PP góp phần trong việc giảm bớt rác thải rắn ra môi trường và bổ sung thêm cho ngành năng lượng thêm một nhiên liệu mới góp phần hạn chế việc sử dụng các nguyên liệu hóa thạch có từ thiên nhiên, để bảo vệ môi trường sống ngày càng xanh sạch đẹp hơn

2 Kiến nghị

Xét từng yếu tố công nghệ (các yếu tố đầu vào) trong phạm vi nghiên cứu cho thấy có một

số vấn đề cần phải tiếp tục nghiên cứu bao gồm:

Đề tài mới nghiên cứu về số vòng quay của khuôn ép và khe hở khuôn ép và rulo Thực tế trong máy ép viên còn phải tính đến yêu tố ảnh hưởng kích thước viên nén, lực ép và độ

ẩm nguyên liệu từ đó dẫn đến tác động đến các hàm mục tiêu Do điều kiện và thời gian

có hạn, đề tài mới xác định được miền giá trị số vòng quay khuôn ép trong phạm vi và miền khe hở giữa khuôn ép và rulo ép trong miền Cần tiếp tục thực nghiệm đa yếu tố để tìm giá trị tối ưu của hai giá trị này ảnh hưởng đến hàm mục tiêu hiệu suất sản xuất viên nén, tiêu hao điện năng riêng và khối lượng riêng viên nén đa nguyên liệu

Tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện về kết cấu, chế tạo máy để triển khai áp dụng trong sản xuất viên nén đa nguyên liệu

Tiếp tục nguyên cứu và thực nghiệm để kiểm tra hoàn chỉnh các yếu tố khác có ảnh hưởng đến qua trình ép viên đa nguyên liệu, để xây dựng được các tiêu chuẩn kỹ thuật cho quy trình ép viên đa nguyên liệu có năng suất cao nhất

DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA HỌC VIÊN

1 Bùi Trung Thành, Ngô Thanh Nghĩa và cộng sự “Nghiên cứu, tính toán và thiết kế

mô hình lò đốt khí hóa kiểu ngược chiều sử dụng đốt viên nén đa nguyên liệu cung

cấp nhiệt cho máy sấy đường cát RS,” Tạp Chí Cơ Khí Việt Nam Số 6, tr 122-132,

tháng 8 năm 2020

2 Bùi Trung Thành, Ngô Thanh Nghĩa và cộng sự “Nghiên cứu xây dựng công thức

sản xuất viên nén đa thành phần từ mùn cưa và rác thải nhựa đựng thực phẩm,” Tạp

Chí Cơ Khí Việt Nam Số 6, tr 133-147, tháng 8 năm 2020

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Eija Alakangas “Fuel classification and quality assurance, sampling and analysis

properties,” Quality guidelines for fuel peat ISSN: 1459 - 2800, November 2005 [2] Eija Alakangas “Fuel specification and classes, multipar standard,” European stand-

ards for solid biofuels Pp 21- 41, 2008

[3] Phạm Thị Băng Hải “Nghiên cứu thiết kế máy ép viên các phụ phế liệu nông nghiệp làm nhiên liệu,” Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội, tr

60 - 64, 2012

[4] Nguyễn Thị Bích Thuận “Nghiên cứu quy trình sản xuất viên nhiên liệu từ phụ phẩm nhà máy xay xát (vỏ trấu),” Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Trường Đại học Bách Khoa

Hà Nội, tr 65, 2011

[5] Trần Như Khuyên Giáo trình Thiết bị bảo quản và chế biến nông sản NXB Đại học

Nông nghiệp Hà Nội, 2009

[6] Nguyễn Trọng Hiệp và Nguyễn Văn Lẫm Thiết kế chi tiết máy NXB Giáo dục,

2006

[7] Malgerzala Peksa - Blanchard et al “Global wood pellet Market and Industry: Policy drivers, Market status and Raw material potential,” IEA Bioenergy Task 40, 2007

[8] Natalia - Aleksandrova “Characteristics of Creation of the Wood Pellets Market in

Russia,” Journal of Siberian Federal University, Humanities & Social Scences Vol

4, pp 443 - 454, December 2008

[9] Marek Guizot “Emerging pellet markets - Country profiles from around the globe,”

presented at the Pellet 2010 Conference, Stockholm, 2010

[10] Geonardo “Pellets@las.” Internet: www.pelletsatlas.info, January 01, 2007

[11] Douglas Bradley Canada report on Bioenergy 2010 IEA Bioenergy Task 40

Bio-trade, Sept 15, 2010

[12] Richard Sikkema et al “Final report on producers, traders and consumers of wood pellet,” Wood pellets data collection, HFA Holzforschung Austria Vol 4, no 1, pp

8-22, December 2009

[13] Wolfgang Hiegl and Rainer Janssen “Pellet Market Overview Report Erope,”

Pelets@las, WIP Renewable Energies Vol 1, pp 1-2, December 2009

[14] Gordon Murray “Wood pellet association of Canada.” Internet:https: let.org/ ,June 8, 2018

//www.pel-[15] Garrett Blom “The Feasibility of a Wood pellet plant using alternate sources of Wood Fibre,” A Report Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Bachelor of Science in Wood Products Processing In The Faculty of For-estry,University of British Columbia Library, April, 21st, 2009

[16] Văn Nam “Khởi nghiệp với trấu.” Internet: times.vn/22968/Khoi-nghiep-voi-trau.html, 05, 09, 2009

https://www.thesaigon-[17] Nguyễn Thị Thu Hà “Nghiên cứu sản xuất viên nhiên liệu từ biomass,” Tuyển tập

Báo cáo tại Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học lần thứ 6, Đại Học Đà Nẵng,

[21] Đỗ Mai Trang “Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy ép viên phụ phế liệu nông nghiệp

và rác thải để làm phân bón,” trình bày tại Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học và

công nghệ, Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiêp, Hà Nội, 02/2009

[22] Nguyễn Văn Mạnh “Nghiên cứu thiết kế và chế tạo thiết bị sản xuất viên nhiên liệu

từ rác thải khó phân hủy đã qua phân loại năng suất 200 - 500kg/h,” trình bày tại Báo

cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học & công nghệ, Viện nghiên cứu thiết kế chế

tạo máy nông nghiệp, Hà Nội, 2009

[23] Teresa Miranda et al “A Review of Pellets from Different Sources,” Department of

Mechanical Engineering, Energy and Materials, Industrial Engineering School, University of Extremadura, Av Elvas s/n, 06006 Badajoz, Spain Materials Vol 10,

pp 1413-1427, August 2015

[24] Noorfidza Y Harun and Muhammad T Afzal “Effect of Particle Size on Mechanical

Properties of Pellets Made from Biomass Blends,” Procedia Engineering Vol 148,

pp 93 – 99, 2016

[25] Xuexian Qin et al “Small Landowner Production of Pellets from Green, Killed, and Burned Lodgepole Pine,” Forest Operations Research Lab, University

Beetle-of Idaho, 875 Perimeter Drive, Moscow Vol 11, pp 1-14, March 2018

[26] Arifa Sultana et al “Ranking of biomass pellets by integration of economic, ronmental and technical factors,” Department of Mechanical Engineering, Univer-

envi-sity of Alberta, Edmonton, Alberta, Canada T6G 2G8 Vol 39, pp 344 - 355, April

2012

[27] Widodo Wahyu Purwanto et al “Characteristics Of Biomass Pellet As Fuel,”

De-partment of Chemical Engineering, DeDe-partment of Mechanical Engineering Faculty

of Engineering, University of Indonesia, Kampus UI Depok 16424, Indonesia, pp

348 – 362, August 2009

[28] I Nyoman Sukarta et al “Proximate Analysis and Calorific Value of Pellets in solid Combined with Wood Waste Biomass,” Department of Chemistry, Faculty of

Bio-Mathematic and Natural Sciences, Universitas Pendidikan Ganesha, Singaraja, Bali, Indonesia Vol 19, pp 185–190, May 2018

[29] O.A Olugboji et al “Development of a Dual - Mode Laboratory - Sized Pelletizing Machine,” Khoa Cơ khí, Đại học Công nghệ Liên bang, P.M.B 65, Minna, Nigeria

Vol 13, pp 22-29, December 2008

[30] Trịnh Văn Quyền and Sándor Nagy “Development of single pelletizer unit for

mod-elling flat die pelletizer,” MultiScience - XXX microCAD International

Multidisci-plinary Scientific ConferenceUniversity of Miskolc, Hungary, của Đại học Miskolc

Pp 1-8, April 2016

[31] Ilesanmi Afolabi Daniyan et al “Development of a Multi Feed Pelletizer for the

Production of Organic Fertilizer,”American Journal of Mechanical and Materials Engineering Vol 1, pp 44- 48,Jun 2017

[32] Tawanda Mushiri et al “Design of a sawdust pelleting machine,” Proceedings of the

International Conference on Industrial Engineering and Operations Management Khoa Cơ khí Đại học Johannesburg Nam Phi pp 1763 – 1776, April 2017

[33] Karan Shah et al “Design a Speed Reduction Gear Box in Senior Pellet Mill chine,” Cục Cơ khí - Viện Công nghệ Parul Pp 1-9, January 2018

Ma-[34] Mr.Toàn “Phụ phẩm nông nghiệp.” nongnghiep, 08/2020

Internet:https://sites.google.com/site/phupham-[35] Đinh Vương Hùng “Nghiên cứu một số thông số chính làm cơ sở thiết kế, chế tạo máy cán ép cây bàng sợi,” Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Trường Đại học Nông Nghiệp I,

Hà Nội, 2004

[36] Nguyễn Như Nam và Trần Thị Thanh Máy gia công cơ học nông sản thực phẩm

NXB Giáo dục, 2000 tr 1-20

[37] Hà Hoàng Nguyễn Thu và Nguyễn Thanh Quáng “Nghiên cứu sản xuất nhiên liệu

từ biomass,” trình bày tại Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học lần thứ 6, tr

100-105, 2008

[38] Nguyễn Trọng Hiệp Chi tiết máy I, II NXB Giáo dục, 2006, tr 48-65

[39] IA Xokolov Cơ sở thiết kế máy sản xuất thực phẩm NXB Khoa học và Kỹ

bảo quản nông sản, thực phẩm,” trình bày tại Hội nghị Khoa học thường niên, Trường

Đại học Công nghiệp TP Hồ Chí Minh, 2020

[42] Bùi Trung Thành “Nghiệm thu nhiệm vụ KHCN cấp Bộ Công Thương.” Internet: https://srtti.iuh.edu.vn/news.html@detail@252@616@Nghiem-thu-nhiem-vu-

KHCN-cap-Bo-Cong-Thuong,” trình bày tại Hội nghị Khoa học thường niên,

Trường Đại học Công nghiệp TP Hồ Chí Minh,2020

PHỤ LỤC

Phụ Lục 1: Hình ảnh về nguyên liệu mùn cưa và nilon rác thải sinh hoạt

Phụ Lục 2: Hình ảnh trong quá trình khảo nghiệm

Phụ Lục 3: Hình ảnh viên nén sau quá trình khảo nghiệm