THÍ NGHIỆM QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ BÀI 3

BÀI 3: NGHIỀN, RÂY, TRỘNI.MỤC ĐÍCH: -Nghiền một loại vật liệu, dựa vào kết quả rây giản đồ phân phối kích thước vật liệu sau khi nghiền, từ đó tính được công suất tiêu thụ và hiệu suất c

BÀI 3: NGHIỀN, RÂY, TRỘN

I.MỤC ĐÍCH:

-Nghiền một loại vật liệu, dựa vào kết quả rây giản đồ phân phối kích thước vật liệu sau khi nghiền, từ đó tính được công suất tiêu thụ và hiệu suất của máy nghiền

-Rây vật liệu sau khi nghiền, xác định hiệu suất rây, xây dựng giản đồ phân phối và tích luỹ của vật liệu sau khi nghiền, từ đó xác định kích thước vật liệu sau khi nghiền

-Trộn hai loại vật liệu để xác định chỉ số trộn tại các thời điểm, xây dựng giản đồ chỉ số trộn theo thời gian để xác định thời gian trộn thích hợp

II.CƠ SỞ LÍ THUYẾT

1.Phương trình tính công suất và hiệu suất máy nghiền

Phương trình tính công suất và hiệu suất máy nghiền qua rây co kích thuớc

Dpl (ft) và 80% sản phẩm sau khi nghiền qua rây có kích thước Dpj (ft) ta có phương trình sau để tính công suất tiêu thụ cho vật liệu nghiền

* Công suất nghiền :

- Gọi P là công suất để nghiền vật liệu kích thước lớn đến D p

p

K

Với :

i

i

10

60

=

i

W : chỉ số công suất , là năng lượng cần thiết để nghiền từ kích thước

rất lớn đến 100μm

Vậy :

p

W

- Công suât nghiền một tấn vật liệu trên một phút từ D đến 1 D :2

P = - 19 ( 1 - 1 )

1 2

1 2

P P

i

D D

W P

- Công suất để nghiền một T tấn vật liệu / phút từ D đến 1 D :2

P = - 19 ( 1 - 1 )

1 2

1 2

P P

i

D D

W P

Với :

1

D , D : kích thước của nguyên liệu và sản phẩm , mm2

T : năng suất (tấn/phút)

- Nếu nghiền khô thì nhân với 4/3

* Hiệu suất nghiền:

- Công suất tiêu thụ cho động cơ của máy nghiền :

P’=U.I.Cosφ Với :

U : hiệu điện thế , V

I : cường độ dòng điện , A

φ

Cos thừa số của công suất.

Khi đó , hiệu suất máy nghiền là :

% 100 '

=

P

P H

2 Phương trình biểu diễn đến sự phân phối kích thước đối với hạt nhuyễn

b P P

KD

dD d =Φ Với :

Φ: Khối lượng tích luỹ trên kích thước D P

P

D : Kích thước hạt

K , b : hai hằng số biểu diễn đặc tính phân phối của khối hạt

- Lấy tích phân từ Φ=Φ1 đến Φ=Φ2 với D = P D và 1 D = P D ta có :2

2

Φ - Φ1= ( 1

1

1

+

+

b P D b

K

- + 1)

2

b P D

Tổng quát ta xét giữa rây thứ n và rây thứ n-1 và giả sử sử dụng rây tiêu chuẩn có D D r

Pn

pn 1 =

= hằng số

)

1

1

-1 Φ

-Φ

+

=

pn

b pn n

b K

+

−

=

∆Φ +1 + 1 ' + 1

1

pn

b pn

b

D K D

b

r K

với K’ = ( )

1

1

-1

+

+

b

r

hoặc logΔΦn =(b+1)logD pn+logK'

K’ và b được xác định bằng cách vẽ ΔΦ theo n D trên đồ thị log_log và suy pn

ra hệ số góc ( b+1) và tung độ góc K’  K và b

3 Hiệu suất rây :

Với :

F : khối lượng vật liệu ban đầu cho vào rây , (g)

J : khối lượng vật liệu dưới rây, ( g)

a : tỉ số hạt có thể lọt qua rây ( %)

Tích số Fa trong thí nghiệm được xác định như sau :

- Đem rây một khối lượng F của vật liệu , khảo sát xác định được J1

- Lấy vật liệu còn lại trên rây : F - J và rây lại xác định được 1 J2

- Tiếp tục lấy vật liệu còn lại trên rây : F – (J +1 J ) và rây lại lần 2

nữa

- Tổng số J +1 J +2 J … sẽ tiệm cận đến Fa.3

- Hiệu suất rây sẽ là 100 % nếu J =Fa1

4 Phương trình trộn:

- Khi trộn khối lượng a chất A với khối lượng b chất B , tạo thành hỗn hợp đồng nhất Thành phần của A và B trong hỗn hợp lý

tưởng :

+ Đối với chất A :

b a

a

C A

+

= + Đối với chất B :

b a

b

C B

+

= và CA + CB =1

Các thành phần này sẽ như nhau ở mọi phần thể tích của hỗn hợp Nhưng hỗn hợp lý tưởng này chỉ đạt tới khi thời gian trộn tăng lên vô cực và không có yếu tố chống lại quá trình trộn

Trên thực tế thời gian trộn không thể tiến đến vô hạn được nên thành phần các chất A và B ở các thành phần thể tích khác nhau sẽ khác nhau

Để đánh giá mức độ đồng đều của hỗn hợp , ta đặc trưng bởi giá trị sai biệt bình phương trung bình

Nếu trong phần thể tích V của hỗn hợp có thành phần thể tích của A,B lần 1

lượt là : C1A , C1B thì giá trị sai biệt bình phương trung bình hỗn hợp thực

sẽ là :

1

)

1

−

−

= ∑

=

N

C C s

N

A

100

=

Fa J E

) (

1

−

−

= ∑

=

N

C C s

iB N

i B B

Với C , A C là thành phần của A , B trong hỗn hợp B

Ta thấy s , A s càng bé thì hỗn hợp càng gần với hỗn hợp lý tưởng , nó phụ B

thuộc nhiều yếu tố nhưng yếu tố quyết định là thời gian trộn

Trên thực tế , tuỳ theo yêu cầu của s mà ta có thời gian trộn thích hợp.Để đánh giá mức độ trộn hỗn hợp , ta dùng đại lượng khác là chỉ số trộn và được định nghĩa :

s

σ

s = Với σ là độ lệch chuẩn lý thuyết.e

n

C C

σe= A B

1

) (

) 1 (

iA N

i A

B A s

C C n

N C C I

−

−

=

∑

=

Với n : là số hạt trong trường hợp trộn vật liệu rời

III KẾT QUẢ ĐO

IV KẾT QUẢ TÍNH

1 Thí nghiệm nghiền:

Mẫu Khối lượng Thời gian

Cường độ dòng điện

Không tải

Mẫu

1:

T

Cộng suất nghiền T tấn vật liệu /phút từ Dp1 đến Dp2

P=P1-P2=19Wi(1/DP2-1/DP1)T

Công suất tiêu thụ cho động cơ máy nghiền:

P'=UIcos =985.60 W =0.99 kw

Hiệu suất của máy nghiền:

H=P/P' =1.26

Mẫu

2:

T

Cộng suất nghiền T tấn vật liệu /phút từ Dp1 đến Dp2

P=P1-P2=19Wi(1/DP2-1/DP1)T

Công suất tiêu thụ cho động cơ máy nghiền:

Hiệu suất của máy nghiền:

H=P/P' =1.72

Thí nghiệm rây

E=(j/F.a)*100

F:

Khối lượng vật liệu ban đầu cho

vào rây J: Khối lượng vật liệu dưới rây

a: Tỷ số hạt có thể lọt qua rây (%)

Lần rây Thời gian Khối lượng qua rây Eij(%) a

Kết quả phân tích rây: khối lượng đem rây

M=130 g

Kích thước rây

(mm)

KL trên rây (g)

 Log(



ích lũy Log(D pn )

0.25 10 0.07692 1 0.076923077 -0.60206

-1.154902

-3.057992

V ĐỒ THỊ

Giản đồ phân phối tích luỹ

Giản đồ Log() theo Log(D pn )

GIẢN ĐỒ TỔNG SỐ E JI THEO SỐ LẦN

ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN QUAN HỆ GIỮA SA VÀ THỜI GIAN TRỘN

ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN QUAN HỆ GIỮA SBVÀ THỜI GIAN TRỘN

ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN QUAN HỆ GIỮA ISVÀ THỜI GIAN TRỘN

VI.BÀN LUẬN:

của định luật Bond:

- Định luật Bond áp dụng để tính công suất và hiệu suất máy nghiền qua rây có kích thước DP1 và 80% sản phẩm sau khi nghiền qua rây có kích thước DPj Như vậy để áp dụng được định luật Bond, trong quá trình rây ta luôn xem có khoảng 20% vật liệu nằm lại trên rây nhưng trong thực tế quá trình rây có thể không xảy ra như vậy Do đó, điều kiện áp dụng định Bond cũng là một nguyên nhân gây ra sai số

rây và hiệu suất nghiền:

*Hiệu suất rây:

-Hiệu suất rây đạt giá trị lớn nhất trong lần rây đầu tiên và giảm dần qua các lần rây Điều này là do ở lần rây đầu tiên, hạt vật liệu có kích thước xấp

xỉ hay nhỏ hơn đường kính rây chiếm đa số trong hỗn hợp trước khi rây, sau nhiều lần rây, số lượng các hạt này giảm dần làm cho hiệu suất rây nhỏ đi -So sánh với hiệu suất rây trong sách :kết quả thí nghiệm thu được ít có sai lệch so với kết quả trong sách

- Giải thích sự khác biệt :

+ Hiệu suất tổng quát của rây theo công thức trong sách “Cơ học vật liệu rời” bằng tỷ số giữa lượng vật liệu ở trên rây và lượng vật liệu ở dưới rây; và được tính dựa vào đại lượng phần khối lượng của vật liệu Trong thí nghiệm, ta xem hiệu suất rây là tỷ số giữa lượng vật liệu nằm dưới rây và lượng vật liệu lọt qua rây; và được tính dựa vào khối lượng vật liệu ta cân được Việc cân khối lượng sẽ gây ra sai số đối với kết quả

* Hiệu suất nghiền:

- Hiệu sất nghiền tiên đoán trong thí nghiệm có giá trị không lớn Điều này là do công suất để nghiền vật liệu có giá trị rất bé so với công suất tiêu thụ của máy nghiền Công suất nghiền vật liệu tính theo định luật Bond phụ thuộc vào nhiều yếu tố, nó tỷ lệ thuận với khốâi lượng vật liệu trước khi đưa vào máy nghiền Trong bài thí nghiệm này ta chỉ sử dụng một lượng nhỏ (200g) nguyên liệu để làm thí nghiệm do đó công suất nghiền thấp

-So sánh với kết quả trong sách:

của kết quả và các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả:

*Độ tin cậy của kết quả

- Đối với hiệu suất nghiền:

+ Công suất nghiền được tính toán dựa trên định luật Bond do đó điều kiện để áp dụng định luật Bond là một nguyên nhân gây ra sai số

+ Khi tính công suất nghiền vật liệu, ta dựa vào giản đồ sự phân bố kích thước vật liệu để xác định kích thước trung bình của hạt vật liệu, giản đồnày được xây dựng dựa trên kết quả thí nghiệm nên có nhiều sai số

+ Do đó kết quả hiệu suất nghiền chỉ mang tính tương đối chưa thể áp dụng để tiên đoán công suất nghiền trong thực tế

- Đối với hiệu suất rây:

+ Thí nghiệm rây cho kết quả tương đối chính xác, có thể tin cậy được

*Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả :

-Do thao tác khi làm thí nghiệm:

+ Cân khối lượng không chính xác :cân

+ Khi thực hiện cân khối lượng trên từng rây, không lấy hết hoàn toàn lượng vật liệu có trên rây do đó gây ra sai số

+ Trước khi tiến hành rây không dùng vòi hơi phun thật kỹ các rây để đảm bảo rây sạch hoàn toàn

+ Thao tác lấy mẫu không chính xác, không đảm bảo lấy mẫu một cách đều đặn trong thùng trộn

+ Không đếm chính xác số hạt trong các mẫu sau khi trộn

+ Bấm thì kế không chính xác

- Do hệ thống thí nghiệm:

+ Sai số trên đồng hồ đo cường độ dòng điện, cân khối lượng

+ Hệ thống điện cung cấp cho hệ thống không ổn định

mẫu trong thí nghiệm trộn:

- Ta chỉ có thể lấy mẫu trên bề mặt khối vật liệu, không lấy đượcsâu trong lòng khối vật liệu do đó không khảo sát được quá trình trộn trong toàn bộ khôi vật liệu

- Phương pháp lấy mẫu như trên phụ thuộc rất nhiều người lấy mẫu Mỗi người thí nghiệm có thể định vị trí lấy mẫu khác nhau, và tại cùng một vị trí mỗi người cũng có cách lấy mẫu khác nhau

của kết quả trộn và các yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất để thí nghiệm trộn:

- Giản đồ chỉ số trộn theo thời gian có dạng giống với lý thuyết chứng tỏ kết quả thí nghiệm nhân được là hợp lý Tuy nhiên, trong kết quả thu được ở thời điểm 300s tăng nhanh đột ngột không hợp lý

- Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm:

+ Cách lấy mẫu trong thí nghiệm trộn

+ Quá trình cân vật liệu trước khi trộn

+ Quá trình đếm sau khi trộn

+ Bản thân quá trình trộn: các lực tĩnh đện trong quá trình trộn khô có tác dụng chống lại quá trình trộn Dưới tác động của các lực này, nếu thời

gian trộn quá lâu quá trình sẽ ngược lại, vật liệu có khuynh hướng tách rời và các vật liệu cùng loại sẽ bị kết dính lại