Nội dung hướng dẫn: Lập sơ đồ công nghệ Tính toán phối liệu, cân bằng vật chất Thiết kế máy nghiền bi nguyên liệu xương, máy nghiền bi nguyên liệu men Tính toán kinh tế nhà máy
TỔNG QUAN
Sản phẩm sứ vệ sinh
1.1.1 Giới thiệu về gốm sứ
Gốm được sản xuất từ nguyên liệu dẻo như đất sét và cao lanh, cùng với các nguyên liệu gầy để điều chỉnh tính chất của phối liệu, bao gồm nguyên liệu gầy, làm nhẹ và trợ nung Phối liệu này thường có dạng hạt mịn.
Gốm là vật liệu đa tinh thể, có thể chứa cả pha thủy tinh Quá trình sản xuất gốm bao gồm việc tạo hình và nung kết ở nhiệt độ cao, giúp vật liệu đạt được các tính chất lý hóa học đặc trưng.
Sứ là một loại gốm mịn, không thấm nước và khí, thường có màu trắng, nổi bật với độ bền cơ học cao cùng tính ổn định nhiệt và hóa học tốt Vật liệu này được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất đồ gia dụng, đồ mỹ nghệ và trong ngành xây dựng.
Gốm sứ là một trong những ngành công nghiệp cổ xưa nhất, có nguồn gốc từ hàng nghìn năm trước Đồ tạo tác gốm cổ nhất được biết đến có niên đại khoảng 28.000 năm trước công nguyên, là một bức tượng phụ nữ phát hiện tại Cộng hòa Séc Tại Trung Quốc, các mảnh vỡ bình gốm có niên đại từ 18.000 – 17.000 năm trước công nguyên đã được tìm thấy, cùng với những đồ tạo tác gốm khoảng 14.000 năm trước tại Nhật Bản và phía đông Nga Ở Việt Nam, gốm đã được sản xuất từ hơn 4.500 năm trước, với gốm Phùng Nguyên và gò Mun (Vĩnh Phú) được nung ở nhiệt độ 800 – 900 °C, đánh dấu sự tinh luyện xương gốm.
Từ thế kỷ XI chúng ta đã sản xuất được gốm men Đại Việt nổi tiếng với các trung tâm
Hà Bắc, Thanh Hóa, Thăng Long, Đà Nẵng
Gốm Thiên Trường xuất hiện từ thời Trần với các sản phẩm như bát đĩa và bình lọ phủ men ngọc, men nâu Đến cuối thế kỷ XIV, làng gốm Bát Tràng bắt đầu hình thành và trở nên nổi tiếng cho đến ngày nay.
Gốm dùng trong kỹ thuật điện
Gốm làm vật liệu mài
1.1.3 Giới thiệu về sứ vệ sinh
Thiết bị sứ vệ sinh là các sản phẩm được chế tạo từ chất liệu sứ, thường được lắp đặt trong nhà tắm hoặc nhà vệ sinh Những sản phẩm sứ vệ sinh phổ biến hiện nay bao gồm bồn cầu, bồn rửa mặt và bồn tắm.
Thiết bị sứ vệ sinh bao gồm xương sứ là phần cấu trúc chính, kết hợp với lớp men để nâng cao tính thẩm mỹ và khả năng chống nước Ngành gốm sứ xây dựng tại Việt Nam đang phát triển mạnh mẽ.
Nam đóng góp khoảng 3 tỷ USD mỗi năm vào nền kinh tế quốc dân và có tiềm năng phát triển ổn định trong những năm tới Theo bảng xếp hạng của tạp chí Ceramic World Review, Nam được công nhận là một trong những doanh nghiệp hàng đầu trong ngành gốm sứ.
2016 thì Việt Nam đứng hàng thứ 5 sau Trung Quốc, Ấn Độ, Brazil và Tây Ban Nha về sản lượng sản xuất và tiêu thụ
Hiện nay, Việt Nam có hơn 23 công ty sản xuất sứ vệ sinh với tổng công suất thiết kế đạt 21.750.000 sản phẩm/năm, trong đó quy mô các nhà máy chủ yếu trên 500.000 sản phẩm/năm Các thương hiệu nổi tiếng như Toto, Inax, và Viglacera chiếm hơn 60% sản lượng, với tỷ lệ xí bệt liền khối lên tới 30-35% và nhiều sản phẩm đa dạng về kiểu dáng và kích thước Một số công ty tư nhân như Công ty Hào Cảnh ở Tiền Hải – Thái Bình có sản lượng lớn, đạt 3,5 triệu sản phẩm/năm, bên cạnh đó còn nhiều nhà đầu tư xây dựng công ty quy mô nhỏ với sản lượng khoảng 100.000 sản phẩm/năm Năm 2016, xuất khẩu sứ vệ sinh đạt 94,5 triệu USD, trong khi nhập khẩu chỉ 23 triệu USD.
1.1.4 Công nghệ sản xuất gốm sứ
Quy trình sản xuất gốm sứ trải qua các bước cơ bản:
Xử lý nguyên liệu: bao gồm các bước nghiền trộn nguyên liệu
Tạo hình: tạo sản phẩm có thành hình dạng mong muốn, bao gồm các phương pháp:
Phương pháp tạo hình ép: dùng áp lực tách dụng làm nguyên liệu thành hình dạng trong khuôn ép, đặc điểm của phương pháp là có độ ẩm từ 3 – 12%
Phương pháp đổ rót: hồ đổ rót có độ ẩm lên đến 28 – 40% được rót vào khuôn thạch cao sao đó chờ tạo thành mộc rồi rót hồ thừa
Tạo hình dẻo yêu cầu độ ẩm phối liệu từ 15% đến 20%, thích hợp cho các vật thể chi tiết có dạng đối xứng trụ Phương pháp này được sử dụng để sản xuất chén dĩa trên bàn xoay hoặc ép đùn theo hình dạng đầu phun trong sản xuất gạch xây.
Sấy: là giai đoạn loại bỏ bớt độ ẩm trước khi đưa vào giai đoạn nung, quá trình sấy cũng làm tăng cơ tính của mộc
Nung: giai đoạn được thực hiện ở nhiệt độ cao để xảy ra các quá trình hóa lý như mất nước hóa học biến đổi thành phần khoáng, hóa [1]
Nguyên liệu sản xuất sứ
1.2.1.1 Nguyên liệu dẻo a) Đất sét Đất sét là sản phẩm phong hóa tàn dư của các loại đá gốc chứa tràng thạch như granit, bazan Đất sét chứa các nhóm khoáng alumo-silicat ngậm nước có cấu trúc lớp (còn gọi là các khoáng sét) với độ phân tán cao, trộn với nước có tính dẻo, khi nung tạo sản phẩm kết khối rắn chắc
Các khoáng chính thường có trong đất sét:
Khoáng kaolinite: Al2(Si2O5)(OH)4
Khoáng halloysit: Al2(Si2O5)(OH)4.2H2O
Khoáng montmorillonite: Al1.65{(Na,Mg0.33)} (Si2O5)(OH)2
Khoáng pirophiliet: Al2(Si2O5)(OH)2
Khoáng illite có công thức hóa học là Al2-xMgxK1-x-y (Si1.5yAl0.5+yO5)2(OH)2, cung cấp đồng thời Al2O3 và SiO2 Thành phần của đất sét thường chứa cát (SiO2), đá vôi (CaCO3), tràng thạch ((K,Na)2O.Al2O3.6SiO2) và các tạp chất khoáng chứa nhôm và sắt Để đảm bảo độ trắng của xương, đất sét cần có ít tạp chất Fe2O3, TiO2, MnO2 Các loại đất sét khác nhau có thành phần hóa, thành phần khoáng và các tính chất vật lý cũng như khả năng tham gia phản ứng khác nhau Loại đất sét được sử dụng trong bài luận là EXCELBLEND S50, được cung cấp bởi SIBELCO-Thailand với các tiêu chuẩn cụ thể.
Thành phần hóa của đất sét quy định trong bảng 1.1
Bảng 1 1: Thành phần hoá của đất sét Thành phần SiO2 Fe2O3 Al2O3 Na2O K2O CaO MgO TiO2 MKN Hàm lượng
Cao lanh chủ yếu chứa kaolinite (Al2O3.2SiO2.2H2O), là một khoáng chất không có tính dẻo Tuy nhiên, trong thực tế, cao lanh nguyên liệu vẫn có một chút tính dẻo do kích thước hạt nhỏ từ 5 – 10 µm và sự lẫn lộn với các khoáng chất khác Cao lanh có kích thước hạt thô hơn đất sét, thường tích tụ tại các mỏ đá gốc, do đó nó có màu trắng và ít tạp chất hơn.
Cao lanh chứa hàm lượng Al2O3 cao, giúp hình thành khoáng mullite trong quá trình nung, từ đó nâng cao cường độ và độ bền cơ của sản phẩm, đồng thời giữ ẩm và cải thiện chất lượng Việc thêm cao lanh vào phối liệu thay thế một phần đất sét giúp tăng tốc độ bám khuôn, tránh tình trạng co rút, nứt và biến dạng khi nung Hơn nữa, cao lanh còn góp phần tăng độ trắng cho sản phẩm, điều mà đất sét không thể làm được.
Cao lanh được sử dụng trong bài luận được cung cấp bởi SIBELCO- Thailand [6] có các tiêu chuẩn cao lanh:
Thành phần hóa của cao lanh:
Bảng 1 2: Thành phần hóa của cao lanh Thành phần SiO2 Fe2O3 Al2O3 TiO2 MKN Hàm lượng % 48,85 1,42 37,24 0,1 12,39 1.2.1.2 Nguyên liệu gầy a) Tràng thạch
Tràng thạch là hợp chất của các silicat-alumin không chứa nước, bao gồm các thành phần như Na2O, K2O và CaO Nó được coi là đá gốc, đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành các khoáng chất của đất sét và cao lanh trong quá trình phong hóa.
Tràng thạch là nguyên liệu quan trọng cung cấp SiO2, Al2O3 cùng với các oxit natri, canxi và kali, đóng vai trò chất chảy trong sản xuất mộc và men, tạo ra pha thuỷ tinh sau khi nung.
Dựa vào thành phần hóa người ta chia tràng thạch thành 3 loại khác nhau:
Tràng thạch Natri (Na2O.Al2O3.6SiO2)
Tràng thạch Kali (K2O.Al2O3.6SiO2)
Tràng thạch canxi (CaO.Al2O3.6SiO2)
Tràng thạch trong tự nhiên thường tồn tại dưới dạng hỗn hợp của ba loại khác nhau, với nhiệt độ chảy dao động từ 1120 đến 1190 °C Nó tạo ra pha thủy tinh, hòa tan các thành phần khác trong phối liệu và thúc đẩy quá trình hình thành mullite.
Tràng thạch Kali Powder của Ấn Độ được sử dụng trong bài luận, do Công Ty TNHH Thương Mại Kỹ Thuật Thạch Quang RUBY HOUSE phân phối, có địa chỉ tại 195/12 Xô Viết Nghệ Tĩnh, phường 17, Q Bình Thạnh, Tp HCM.
Thành phần hóa của tràng thạch [6]:
Bảng 1 3 Thành phần hóa của tràng thạch Thành phần SiO2 Fe2O3 Al2O3 Na2O K2O CaO MgO TiO2 MKN lượng % 66,19 0,07 18,47 3,09 11,70 0,09 0,03 0,05 0,31 Hàm b) Samot và mộc hỏng
Samot là phế phẩm từ quá trình nung, được nghiền và thêm vào phối liệu để giảm co rút, đồng thời tận dụng nguyên liệu Lượng sử dụng thường chiếm 4 – 6% tổng phối liệu.
Mộc hỏng: tận dụng đưa lại bài phối liệu khuấy để xử lí các sản phẩm hư trong qua trình tạo hình
Cát là nguyên liệu quan trọng trong sản xuất sản phẩm mộc, giúp làm cứng sản phẩm, giảm thời gian sấy, chống co rút và tăng độ bền cơ học nhờ vào việc bổ sung SiO2 Với nhiệt độ nóng chảy cao khoảng 1710 °C, cát còn có tác dụng điều chỉnh hệ số giãn nở nhiệt của xương và men Việc thêm cát vào phối liệu giúp giảm tính dẻo, ngăn ngừa hiện tượng co rút, biến dạng và nứt trong quá trình sấy nung.
Dạng khoáng tự nhiên chủ yếu là α-quắc, và trong công nghệ gốm sứ, yêu cầu khoáng ở dạng ổn định với SiO2 trên 95% Để ổn định thành phần khoáng và hỗ trợ quá trình nghiền, có thể nung khoáng ở nhiệt độ từ 900-1000 °C rồi làm nguội nhanh.
Cát trong bài luận được sử dụng là Silica Powder STQ, do Công Ty TNHH Thương Mại Kỹ Thuật Thạch Quang RUBY HOUSE phân phối, có địa chỉ tại 195/12 Xô Viết Nghệ Tĩnh, phường 17, Q Bình Thạnh, Tp HCM.
Thành phần hóa của cát Silica Powder STQ (xem trong bảng 1 4)[6]:
Bảng 1 4: Thành phần hóa của Silica Thành phần SiO2 Fe2O3 Al2O3 Na2O K2O CaO MgO TiO2 MKN Hàm lượng
(%) 99,54 0,05 0,12 0,02 0,04 0,03 0,01 0,02 0,17 d) Thủy tinh lỏng (Na2SiO3)
Chất điện giải được sử dụng trong bể khuấy và bể chứa cấp nhằm điều chỉnh độ nhớt, ngăn chặn hiện tượng keo tụ và tăng cường độ linh động của hồ.
Hàm lượng chất điện giải trong hồ ảnh hưởng lớn đến chất lượng mộc Nếu quá nhiều, hồ sẽ bị lắng và keo tụ, dẫn đến mộc sau khi thoát khuôn bị dính, giòn, cứng và rạn nứt Ngược lại, nếu thiếu chất điện giải, hồ sẽ không đạt được tính linh hoạt cần thiết.
9 động, mộc dễ sụm, gãy Thông thường hàm lượng chất điện giải cho vào hồ khoảng từ 0,5 – 0,7 % e) Soda (Na2CO3)
Là chất điện giải như thủy tinh lỏng nhưng có hoạt tính cao hơn thường được sử dụng khi khuấy đất sét [5]
1.2.2 Nguyên liệu chế biến men
Men là lớp thuỷ tinh mỏng chỉ dày khoảng 0,3 – 0,5mm, được phủ trên bề mặt viên gạch, giúp nâng cao giá trị thẩm mỹ và độ bền cơ học của sản phẩm.
Công nghệ sản xuất sứ vệ sinh
1.3.1 Sơ đồ công nghệ quy trình sản xuất sứ vệ sinh
Sơ đồ quy trình sản xuất sứ vệ sinh được thể hiện trong sơ đồ 1 2
Sơ đồ 1 2: Quy trình công nghệ Đạt Đạt Đạt thừa Hồ
Sàng rung, khử từ Đổ rót
Kiểm tra Khuấy ổn định
Trộn men Khuấy ổn định, khử từ
Nguyên liệu sản xuất xương sứ vệ sinh bao gồm đất sét, cao lanh, tràng thạch, mộc hỏng, samốt và thủy tinh lỏng Các nguyên liệu này được lưu trữ trong kho và thùng chứa, với độ ẩm được kiểm tra hai lần mỗi ngày bởi nhân viên kỹ thuật Sau khi xác định thành phần hóa học và độ ẩm, nguyên liệu được cân theo đơn phối liệu và cho vào máy nghiền bi, kèm theo lượng nước đã tính toán Trong quá trình nghiền, các thông số của hồ như sót sàng, tỷ trọng và độ nhớt được kiểm tra thường xuyên.
Cách đo các thông số hồ:
Tỷ trọng của hồ được xác định bằng cách sử dụng bình đo tỷ trọng có thể tích cố định 100ml Để thực hiện, hãy đổ đầy hồ vào cốc và cân khối lượng hồ trong cốc Tỷ trọng hồ sẽ bằng khối lượng hồ (gam) chia cho 100.
Sót sàng là quá trình đo tỷ trọng của hồ bằng cách sử dụng sàng 45µm và 63µm Sau khi thu lượng sót sàng, cần sấy khô và cân để xác định khối lượng khô ban đầu Tỉ lệ sót sàng được tính bằng cách chia khối lượng sót sàng cho khối lượng khô ban đầu trong bình đo tỷ trọng, dựa vào độ ẩm và khối lượng hồ.
Độ nhớt: dùng nhớt kế Gallenkamp, xoay quả đo của của nhớt kế theo chiều kim đồng
Quá trình đo độ nhớt bắt đầu bằng cách nhúng ngập quả đo vào hồ và mở chốt Khi đó, kim xoay gắn với quả đo sẽ quay trở về vị trí ban đầu Nhờ quán tính, kim tiếp tục xoay thêm một vòng thứ hai, và giá trị độ nhớt được ghi nhận là giá trị tối đa mà kim đạt được trong vòng thứ hai.
Bảng 1 8 : Thông số hồ ra máy nghiền
Thông số Đơn vị Thông số yêu cầu
Sau khi đạt các thông số hồ theo bảng 1.8, hồ được nghiền qua sàng rung khử từ 80 mesh và cho vào bể khuấy ổn định trong khoảng 3 ngày để loại bỏ khí và ổn định thành phần hóa Độ ẩm của hồ lúc này khoảng 32% Sau khi ổn định, hồ được lấy mẫu để đo tốc độ bám khuôn, sau đó tiến hành bơm vào khuôn đổ rót với thời gian lưu đã được đo trước Hồ thừa được rút ra, thu lại, sàng lọc và trộn chung với hồ mới trong bể khuấy ổn định.
Khi bơm hồ vào khuôn, cần bơm từ dưới lên để đảm bảo sản phẩm có kích thước đồng đều ở các vị trí khác nhau và tránh hiện tượng bọt khí Thời gian từ khi bơm hồ vào cho đến khi tháo ra là khoảng 2 giờ đến 2 giờ 15 phút.
Sau khi tháo hồ, đợi mộc tách khuôn mới tháo khuôn Khi tháo, thao tác cẩn thận, tránh làm biến dạng sản phẩm
Tiến hành cạo gọt phần thừa trên sản phẩm rồi lau nước
Sau khi lau nước, cần phủ vải lên mộc để ngăn chặn việc thoát nước quá nhanh, điều này đặc biệt quan trọng trong thời tiết nóng Mộc cần được để khô tự nhiên trong khoảng 2 ngày trước khi đưa vào lò sấy Sau đó, quá trình sấy sẽ diễn ra trong phòng sấy ở nhiệt độ 90 độ C trong 7 giờ.
Bước tiếp theo trong quy trình là phun men lên bề mặt mộc đã được làm sạch và mài nhẵn Men được chuyển đến máy phun bằng bơm, với độ dày lớp men từ 0,8 đến 1mm Sau khi phun, mộc sẽ được để khô để chuẩn bị cho các bước tiếp theo.
Hình 1 4: Phun men Hình 1 3: Khu vực tạo hình đổ rót
Quá trình nung mộc đã phủ men được tổ chức một cách hợp lý trên xe goòng, di chuyển vào lò nung với các đoạn nhiệt độ được tính toán trước Nhiệt độ cao nhất trong lò được kiểm soát chặt chẽ.
1215 o C, chu kỳ nung kéo dài 19 giờ
Sau khi kiểm tra sản phẩm sau khi ra khỏi lò nung, những sản phẩm bị lỗi, nứt, hoặc vỡ sẽ được loại bỏ Các sản phẩm đạt yêu cầu sẽ được chuyển đến khu vực đóng gói và chuẩn bị xuất bán.
Quy trình sản xuất hồ men:
Nguyên liệu chính để sản xuất men bao gồm frit và các thành phần phụ gia khác, nhằm tạo ra những tính chất mong muốn như màu sắc, độ đục, độ bóng và độ chảy của men.
Dựa vào yêu cầu tính chất men, tiến hành cân lường nguyên liệu theo đơn phối liệu và nhập vào máy nghiền Kiểm tra các thông số của hồ men trong quá trình nghiền; khi đạt yêu cầu trong bảng 1.9, men được đưa ra máy qua sàng rung 120 mesh vào thùng khuấy ổn định và khử từ tuần hoàn trong 2 ngày.
Bảng 1 9: Thông số men ra máy nghiền STT Thông số kỹ thuật Tiêu chuẩn
Quá trình trộn men bắt đầu với men ra máy men thu hồi và keo CMC để tăng độ bám
Hình 1 5: Mộc vào lò nung
Men được pha từ bột CMC với nước theo tỉ lệ thích hợp, tạo thành hồ men cho quá trình phun Sau khi trộn, men được đưa vào phòng phun trong các thùng chứa Lượng thừa từ quá trình phun sẽ được thu hồi và trộn với men mới Thời gian từ khi trộn men đến khi phun không vượt quá 3 giờ.
Bộ phận thiết kế đưa ra bản vẽ mẫu mã sản phẩm mới
Phân xưởng khuôn căn cứ vào bản vẽ tạo ra mẫu bằng cách gọt, đục từng chi tiết từ khối thạch cao
Lắp các chi tiết lại với nhau và dán chặt tạo mẫu hoàn chỉnh
Khuấy thạch cao với tỉ lệ nước là 1,45:1 để sản xuất khuôn con, sau đó đổ khuôn mẫu thực tế Tiến hành so sánh và đánh giá để hoàn thiện khuôn mẫu cho phù hợp.
Khuấy thạch cao với tỉ lệ 3:1 (thạch cao: nước) để sản xuất khuôn mẹ Sau đó, quét lớp dầu bôi trơn lên khuôn mẫu và đổ thạch cao đã khuấy vào khuôn để tạo khuôn mẹ Thạch cao vàng có độ cứng cao, khả năng chịu lực tốt, tuổi thọ lâu dài và ít hút nước hơn so với thạch cao trắng.
PHỐI LIỆU, CÂN BẰNG VẬT CHẤT
Tính toán phối liệu
2.1.1 Tính toán phối liệu xương sứ vệ sinh
2.1.1.1 Xác định tỉ lệ phối liệu cho xương
Nguyên liệu chính bao gồm đất sét cao lanh tràng thạch, cát, thủy tinh lỏng, hàm lượng thủy tinh lỏng chiếm 0,6% phối liệu hồ
Bảng 2 1: Thành phần hóa thành phần phối liệu xương Thành phần SiO2 Fe2O3 Al2O3 Na2O K2O CaO MgO TiO2 MKN Đất sét 63,05 1,41 22,66 0,19 2,16 0,19 0,53 0,59 9,21 Cát 99,54 0,05 0,12 0,02 0,04 0,03 0,01 0,02 0,17 Tràng thạch 66,19 0,07 18,46 3,09 11,70 0,09 0,03 0,05 0,31
Thành phần hóa của xương được thể hiện trong bảng:
Bảng 2 2: Thành phần hóa yêu cầu của xương Thành phần SiO2 Fe2O3 Al2O3 Na2O K2O CaO MgO TiO2 MKN Hàm lượng
Tỉ lệ phối liệu của đất sét, cát, tràng thạch và cao lanh lần lượt được đặt là x, y, z, t với các giá trị 67,65%, 0,5%, 19,95%, 1,87%, 4,57%, 0,61%, 0,71%, 0,48%, và 3,66% Để tính toán phối liệu, cần chọn các oxit có hàm lượng cao, bao gồm SiO2, Al2O3 và K2O, vì chúng là thành phần khoáng chủ yếu cấu tạo nên xương.
Ta có hệ phương trình 4 ẩn: x+y+z+t = 1-0,006 63,05x+99,54y+66,19z+48,85t = 67,65-0,006×49,18
x = 0,303 y = 0,172 z = 0,334 t = 0,185Vậy thành phần phối liệu bao gồm 30,3% đất sét 17,2% cát 33,4% tràng thạch 18,5% cao lanh 0,6% Na2SiO3
Thành phần phối liệu trước và sau khi nung được thể hiện trong bên bảng dưới:
Bảng 2 3: Thành phần hóa phối liệu trước khi nung Thành phần SiO2 Fe2O3 Al2O3 Na2O K2O CaO MgO TiO2 MKN Hàm lượng
Thành phần phối liệu sau khi nung:
Bảng 2 4: Thành phần hóa phối liệu sau khi nung Thành phần SiO2 Fe2O3 Al2O3 Na2O K2O CaO MgO TiO2
Nhiệt độ nóng chảy của xương [7]:
R2O, RO là các oxit hóa trị I và II trong xương
Al2O3, R2O, RO là thành phần phần trăm khối lượng của các oxit trong thành phần hóa của xương đã nung
Tính nhiệt độ nóng chảy theo cách tra côn chịu lửa Seger [7]: số côn = 113+Al 2 O 3 -R 2 O-RO
Tra với số côn = 28,62 trên bảng trị số côn trên giảng đồ Zapp [7]
Bảng 2 5: Nhiệt độ chịu lửa theo các chỉ số trên giản đồ Zapp
Tnung = 0,7 0,8 Tnc Vậy chọn Tnung = 1215 o C
2.1.2 Tính toán phối liệu cho men
2.1.2.1 Xác định tỉ lệ phối liệu cho men
Sản xuất sứ vệ sinh sử dụng men màu trắng đục, với phối liệu bao gồm frit, ZrSiO4, CaCO3 và cao lanh Thành phần hóa học của men được quy định trong bảng 2.6.
Bảng 2 6: Thành phần hóa yêu cầu của men
Thành phần hóa phối liệu cho trong bảng 2 7
Bảng 2 7: Thành phần hóa thành phần phối liệu men
Oxyt Frit ZrSiO4 CaCO3 Cao lanh
Trong nghiên cứu này, x, y, z, t được xác định là tỉ lệ thành phần của frit, ZrSiO4, CaCO3 và cao lanh trong phối liệu Để tính toán phối liệu, thành phần oxit chính được chọn là SiO2, CaO và ZrO2, với hàm lượng cao.
Ta có hệ phương trình 4 ẩn:
x = 0,633 y = 0,152 z = 0,093 t = 0,122 Vậy tỉ lệ phối liệu men bao gồm: frit: 63,3% ZrSiO4: 15,2% CaCO3: 9,3% cao lanh: 12,2%
2.1.2.2 Tính nhiệt độ chảy của men
Thành phần hóa của men trước nung cho trong bảng 2 8
Bảng 2 8: Thành phần hóa men trước và sau khi nung Oxit Hàm lượng trước nung Hàm lượng sau nung
Giới hạn nóng chảy của men:
K= a 1 n 1 +a 2 n 2 +…+a n n n b 1 m 1 +b 2 m 2 +…+b n m n (1) Trong đó, a1, a2, …, an: hằng số nóng chảy của các oxyt dể chảy
21 n1, n2, …, nn: hàm lượng của các oxyt dể chảy b1, b2, …, bn: hằng số nóng chảy của các oxyt khó chảy m1, m2, …, mn: hàm lượng của các oxyt khó chảy
Bảng 2 9: Hằng số nóng chảy của các oxyt dể chảy Oxyt Fe2O3 Na2O K2O CaO MgO ZnO B2O3
Bảng 2 10: Hằng số nóng chảy của các oxyt khó chảy
Bảng 2 11: Nhiệt độ nóng chảy Tnc và giới hạn nóng chảy K
Nhiệt độ nóng chảy Tnung = 1215 o C T = 1200 o C đảm bảo men có thể chảy trải trên xương
2.1.2.3 Tương đồng về hệ số dãn nở nhiệt
Hệ số dãn nở nhiệt được tính theo công thức sau: α = x i α i
Trong đó, xi: hàm lượng oxyt trong phối liệu, (%)
i: hệ số dãn nở nhiệt của oxyt tra trong bảng 2.12, (K -1 )
Bảng 2 12: Hệ số dãn nở nhiệt
Oxit Hàm lượng (%) trong xương
Hệ số dãn nở nhiệt (10 -6 K -1 ) [8]
Hệ số dãn nở của xương x = 0,06110 -6 K -1
Hệ số dãn nở của men m = 0,710 -6 K -1
Ta có: |α x -α m | =0,009×10 -6 nằm trong giới hạn cho phép 0,5×10 -6 [1]
Cân bằng vật chất
Quy ướt trong một năm có 365 ngày, bao gồm cả ngày làm việc và ngày nghỉ Số ngày nghỉ này bao gồm các ngày chủ nhật, các ngày lễ, tết, và thời gian dành cho bảo trì sửa chữa.
Giả sử số ngày nghỉ trong năm là 78
Số ngày xưởng sản xuất trong năm:
N = 365 – 78 = 287 ngày Nhà máy hoạt động 287 ngày trong 1 năm với năng suất 400.000 sản phẩm /năm
Trung bình mỗi sản phẩm nặng 30 kg, trong đó 5% là khối lượng của men còn lại là khối lượng của xương
Năng suất nhà máy 400.000 sản phẩm/năm tương đương 12.000 tấn sản phẩm/năm
Khối lượng xương bằng 95% khối lượng sản phẩm tương đương 11.400 tấn/năm Khối lượng men bằng 5% khối lượng sản phẩm tương đương 600 tấn/năm
2.2.1 Cân bằng vật chất cho xương
Các giai đoạn chính trong dây chuyền sản xuất:
Bảng 2 13: Tỷ lệ biến đổi nguyên liệu xương trong các khâu sản xuất
Khâu sản xuất Tỷ lệ hao hụt (%) Độ ẩm (%) Tỷ lệ thu hồi
Khối lượng nguyên liệu cho xương trong quá trình sản xuất thể hiện như trong bảng
Bảng 2 14: Khối lượng nguyên liệu xương tại các khâu sản xuất
Khối lượng nguyên liệu khô (tấn/năm) Độ ẩm
(%) Khối lượng nguyên liệu ẩm (tấn/năm)
Khối lượng nguyên liệu thu hồi:
Bảng 2 15: Tỷ lệ thu hồi nguyên liệu xương trong các khâu sản xuất
Khâu sản xuất Tỷ lệ hao hụt (%) Tỷ lệ thu hồi
(%) Khối lượng khô nguyên liệu hồi lưu (tấn/năm)
Vậy khối lượng khô nguyên liệu sử dụng cho xương hằng năm là:
13920,2-2225,57694,63 (tấn) Bảng 2 16: Khối lượng nguyên liệu cho xương sủ dụng một năm
2.2.2 Cân bằng vật chất cho men
Các giai đoạn chính trong dây chuyền sản xuất:
Bảng 2 17: Tỷ lệ biến đổi của nguyên liệu men trong các khâu sản xuất Khâu sản xuất Tỷ lệ hao hụt (%) Độ ẩm (%) Tỷ lệ thu hồi
Khối lượng nguyên liệu men trong quá trình sản xuất thể hiện trong bảng 2.18:
Bảng 2 18: Khối lượng nguyên liệu men tại các khâu sản xuất
Khối lượng nguyên liệu khô (tấn/năm) Độ ẩm
(%) Khối lượng nguyên liệu ẩm (tấn/năm)
Khối lượng nguyên liệu hồi lưu:
Bảng 2 19: Tỷ lệ thu hồi nguyên liệu men tại các khâu
Khâu sản xuất Tỷ lệ hao hụt
(%) Khối lượng khô nguyên liệu hồi lưu (tấn/năm)
Khối lượng nguyên liệu khô sử dụng cho men mỗi năm:
Khối lượng nguyên liệu men sử dụng mỗi năm:
Bảng 2 20: Khối lượng nguyên liệu men sử dụng một năm Nguyên liệu Độ ẩm
Tính toán thiết bị
Các thiết bị sử dụng trong chính trong nhà máy:
1 máy nghiền thô sa mot và mộc sấy
2 máy nghiền bi cho xương
2 máy nghiền bi cho men
6 hệ thống máy khử từ
Bài luận này sẽ đi vào tính toán thiết bị đặc trưng trong nhà máy như:
Máy nghiền bi nguyên liệu xương hoạt động gián đoạn với năng suất 20 tấn/mẻ và
Máy nghiền bi nguyên liệu men hoạt động gián đoạn với năng suất 900 kg/mẻ
Lò sấy năng suất 120 sản phẩm/mẻ
Lò nung tuynel năng suất 48 sản phẩm/giờ
THIẾT KẾ THI ẾT BỊ
Máy nghiền bi cho xương sứ
Máy nghiền bi thuộc loại máy nghiền mịn mà sự nghiền xảy ra là do va đập và chà xát của các viên bi với vật liệu đem nghiền
Trong quá trình nghiền, thùng chứa các viên bi (vật liệu nghiền) quay với tốc độ nhất định, phụ thuộc vào đường kính thùng; thùng lớn hơn sẽ quay chậm hơn Khi thùng quay, vật liệu nghiền được nâng lên và rơi tự do hoặc trượt xuống, va đập vào nhau để bị vỡ vụn Quá trình này diễn ra liên tục cho đến khi đạt kích thước hạt mong muốn Vật liệu được nạp vào thùng qua cửa nhập liệu và sau khi nghiền xong, sản phẩm được đưa ra ngoài qua cửa tháo liệu Nếu tốc độ quay quá lớn, lực ly tâm sẽ khiến các viên bi và vật liệu không rơi xuống, làm ngưng quá trình nghiền; tốc độ này được gọi là tốc độ tới hạn Ngược lại, nếu tốc độ quay quá chậm, lực va đập không đủ, dẫn đến hiệu suất nghiền giảm và thời gian nghiền kéo dài.
3.1.2 Tính toán năng suất máy
Trung bình giai đoạn nghiền yêu cầu xử lý 21.598,3 tấn nguyên liệu/năm Vậy năng suất yêu cầu của khâu nghiền bi cần thiết là 22.000 tấn/năm
Số ngày làm việc trong 1 năm là 287 (ngày)
Với năng suất 22.000 tấn/năm và xưởng sản xuất hồ xương hoạt động 287 ngày/năm ta tính được năng suất của 1 ngày làm việc là:
Để giảm chi phí đầu tư cho thiết bị trong bối cảnh sản xuất lớn, chúng ta sẽ chia thành 2 ca sản xuất mỗi ngày, với sản lượng khoảng 287 tấn, tương đương 76,6 tấn/ngày hay 76.600 kg/ngày.
Như vậy khối lượng hồ sản xuất được trong 1 ca là:
2 = 38.300 (kg/ca) Chọn sử dụng 2 máy mỗi máy có năng suất 20.000 kg/ca
Bảng 3 1: Khối lượng riêng phối liệu xương Nguyên liệu Tỉ lệ phối liệu (%) Khối lượng riêng khô [6] Đất sét 30,3 2,00
Khối lượng riêng khô phối liệu 2,07
Độ ẩm hồ 32% ta được tỉ trọng hồ: d = 2,07×0,68+1×0,32=1,73 (g/cm 3 )
Thể tích phối liệu trong một ca:
Trong máy nghiền bi ướt, thùng nghiền được lấp đầy 80 – 90% với liệu nghiền, nước và bi nghiền Yêu cầu về độ mịn của quá trình nghiền là kích thước hạt vật liệu sau khi nghiền phải nhỏ hơn hoặc bằng 63 µm, trong đó kích thước hạt từ 1-20 µm cần chiếm tỷ lệ lớn.
Bảng 3 2: Các thông số ban đầu của máy nghiền hồ đổ rót
Kích thước hạt vào 0,5 mm
3.1.3 Thiết kế các chi tiết máy nghiền
Thể tích tổng cộng của bi nghiền và liệu nghiền bằng 80–90% thể tích thùng nghiền
Theo thực nghiệm thì thể tích bi chiếm 50–55% thể tích thể tích thùng nghiền thì thời gian nghiền sẽ được tối ưu nhất
Theo thực nghiệm đối với bi cầu ta có thể tích bi bao gồm 68% thể tích thực bi và 32% thể tích còn lại là khe hở giữa các bi [9]
Chọn thể tích bi nghiền chiếm 50% thể tích thùng nghiền
Chọn thể tích tổng cộng bằng 85% thể tích thùng
Ta có hệ phương trình:
Vl: thể tích vật liệu nghiền m 3
V: thể tích chứa của thùng nghiền m 3
Vậy thể tích thùng nghiền là 30,2 m 3
Chọn tỉ lệ chiều dài/đường kính thùng là 1,75 (dựa vào tỉ lệ các máy đang có thị trường)
V: thể tích chứa của thùng nghiền, (m 3 )
D: đường kính trong thùng nghiền, (m)
Ta chọn L/D = 1,75 Thay vào ta được L = 4,9 m và D = 2,8 m
Chọn bi nghiền bằng vật liệu cao nhôm dạng cầu, tỷ trọng 3,61 g/cm 3
Đường kính bi nghiền được xác định theo công thức của Levinxon: \$d_b = \sqrt{3} \cdot d^{0.5} \cdot 3.22\$, trong đó \$d_b\$ là đường kính bi nghiền tính bằng mm và \$d\$ là kích thước vật liệu vào máy tính bằng mm.
Vậy đường kính chọn đường kính bi db = 24 mm
Tổng khối lượng bi: m b =ρ bi V b =3,61×15,1×0,687 (tấn)
Khối lượng mỗi bi: m 1b = V bi ρ bi = 26 (g) 3.1.3.3 Cửa nhập liệu a) Phần nắp
Chọn vật liệu làm vỏ thùng là thép hợp kim 40XHMA có: σchảy = 850 N/mm 2 σbền = 1000 N/mm 2 ρt = 7,87 kg/dm 3 = 7870 kg/m 3
Ta chọn cửa nhập liệu có kích thước 500×600 mm
Nắp có kích thước 600×700 mm được cố định bằng bulông vào thân thùng
Chọn nắp làm bằng 2 lớp vật liệu, lớp vở thép hợp kim 40 XHMA và lớp lót cao su bên trong
Lớp cao su có kích thước khớp với cửa nhập liệu (500×600 mm) dày 103 mm
Chọn 18 bu lông cố định nắp nhập liệu vào thân thùng chọn loại vít ren có các thông số sau:
Đường kính trong (chân ren): 14 mm
Lớp vỏ thép hợp kim 40XHMA dày 35 mm
Lớp cao su dày 103 mm
Độ dài cung của lớp lót cao su và lớp vỏ hợp kim: l c = απR c
và là gốc ở tâm cung tạo bởi lớp lót cao su và lớp vỏ α = 2sin -1 250
Rc và Rv: khoảng cách từ tâm đến lớp cao su và lớp vỏ δt = 33 mm: bề dày lớp vỏ δg = 70 mm: bề dày lớp gạch lót
Khối lượng nắp nhập liệu: m nn = ρ c × V c +ρ t V nn (1) = 1,45(1,03×6×5,03)+7,87(0,35×7×6,04) = 161,5 (kg)
Trong công thức (1): mnn: khối lượng nắp nhập liệu
c = 1,45 Kg/dm 3 : khối lượng riêng của cao su
t = 7,87 Kg/dm 3 : khối lượng riêng của thép hợp kim 40XHMA
Vc: thể tích lớp lót cao su
Vnn: thể tích lớp vỏ thép b) Phần tay cầm
Phần tay cầm được làm bằng thép 40XHMA với chiều dài 500 (mm), chiều rộng 20 (mm), chiều cao 100 (mm), bề ngang 20 (mm) và bề cao thanh cầm 25 (mm)
Trên nắp nhập liệu được bố trí 2 tay cầm
Khối lượng tay cầm: m tc1 =2ρ t V tc1 =2×7,87×0,31=4,88 (kg)
Tổng khối lượng nắp nhập liệu: m n =m nn + m tc1 1,5+4,886,38 (kg) 3.1.3.4 Cửa tháo liệu a) Phần nắp
Chọn cửa tháo liệu nằm đối xứng với cửa nhập liệu, có kích 200×300 mm
Nắp cửa tháo có kích thước 300×400 mm được gắn chặt vào thân thùng bằng 6 bu lông Các thông số của bu lông được chọn theo tiêu chuẩn của bu lông trên nắp nhập liệu.
Chọn vật liệu cho nắp cửa bằng thép hợp kim 40XHMA với độ dày 35 mm, kết hợp lớp lót bên trong bằng cao su dày 103 mm để giảm khối lượng và thuận tiện cho việc mở, đóng cửa.
Độ dài cung của lớp lót cao su và lớp vỏ hợp kim của cửa tháo liệu: l c1 = α 1 πR c
và là gốc ở tâm cung tạo bởi lớp lót cao su và lớp vỏ của cửa tháo liệu: α 1 = 2sin -1 100
Rc và Rv: khoảng cách từ tâm đến lớp cao su và lớp vỏ δt = 33 mm: bề dày lớp vỏ δg = 70 mm: bề dày lớp gạch lót
Khối lượng nắp cửa tháo liệu: m nt = ρ c × V c1 +ρ t V nt = 1,45(1,03×3×2,004)+7,87(0,35×4×3,017)
Trong đó, mnt: khối lượng nắp tháo liệu
c = 1,45 kg/dm 3 : khối lượng riêng của cao su
t = 7,87 kg/dm 3 : khối lượng riêng của thép hợp kim 40XHMA
Vc1: thể tích lớp lót cao su
Vnt: thể tích lớp vỏ thép
Phần tay cầm của nắp tháo liệu được chế tạo từ thép 40XHMA, có kích thước ngắn hơn so với nắp nhập liệu, với chiều dài 300 mm, chiều rộng 20 mm, chiều cao 100 mm, bề ngang 20 mm và bề cao thanh cầm 25 mm.
Trên nắp nhập liệu được bố trí 2 tay cầm
Khối lượng tay cầm: m tc2 =2ρ t V tc2 =2×7,87×0,21=3,3 (kg)
Tổng khối lượng nắp nhập liệu được tính bằng công thức: \$ m_{tl} = m_{nt} + m_{tc2} W_{2,3,3},5 \$ (kg) Đối trọng có vai trò quan trọng trong việc cân bằng lực, giúp tránh các lực làm lệch tâm xoay của máy nghiền trong quá trình hoạt động.
Thể tích gạch và thể tích vỏ thép nhiều hơn ở cửa tháo liệu so với cửa nhập liệu:
Vg: thể tích gạch chênh lệch phía cửa tháo liệu
V t: thể tích thép chênh lệch phía cửa tháo liệu
Vg1, Vg2: thể tích lỗ khoét gạch trên cửa nhập liệu và tháo liệu
Vt1, Vt2: thể tích lỗ khoét thép trên cửa nhập liệu và tháo liệu mg, mt: khối lượng chênh lệch gạch và thép phía cửa tháo liệu
g, t: khối lượng riêng của gạch và thép
m: khối lượng chênh lệch phía cửa tháo liệu (không tính khối lượng nắp)
Tổng khối lượng chênh lệch cũng là khối lượng đối trọng cần thêm vào m đt =m t +∆m-m n `,5+123,9-166,38,02 (kg)
Do khối lượng phía tháo liệu lớn hơn khối lượng phía nhập liệu nên đối trọng được đặt cùng phía với cửa nhập liệu và có khối lượng 18,02 kg
Chọn chiều dài và chiều rộng đối trọng là 500×200 mm vậy bề dày đối trọng là: δ đt = V đt a × b = 2,3×10 6
Gạch lót trong máy nghiền bi thường được làm từ loại gạch hình thang, được xếp khít để đảm bảo không bị rơi ra trong quá trình vận hành Chúng có thể được kết dính bằng vữa nếu cần thiết, và kích thước của tấm lót được xác định theo tiêu chuẩn.
Chọn loại gạch hình thang, được chế tạo từ alumina [10]
Kích thước tiêu chuẩn như trong hình 3 3 là: l × h × W1 × W2 = 150 × 70 × 50 × 45 (mm)
Hình 3 3: Gạch lót thân thùng
Chu vi mặt trong của thùng:
Số gạch trên một vòng:
Số gạch theo chiều dài:
Số gạch lót cửa tháo liệu và nhập liệu (xem như lỗ khoét phẳng):
Tổng số gạch xung quanh thân thùng:
Thể tích mỗi viên gạch lót xung quanh:
Khối lượng gạch lót xung quanh: m x =T x V m ρ g e76×4,99×10 -4 ×3,61,8 (tấn) b) Gạch lót mặt đáy thùng:
Hình 3 4: Gạch lót mặt đáy
Chọn gạch dạng hộp chữ nhật rãnh côn có kích thước: h × W × l = 70 × 60 × 150 (mm)
Số gạch dùng trên một mặt đáy:
Thể tích mỗi viên gạch mặt đáy:
Khối lượng gạch ở hai đáy: m đ =2T đ V y ρ g =2×684×6,3×10 -4 ×3,61=3,11 (tấn) Vậy số gạch cần cho toàn thùng là:
Tổng khối lượng gạch lót trong máy: m g = m x +m đ = 11,8+3,11 = 14,91 (tấn) 3.1.3.7 Vỏ thiết bị
Thông thường chiều dày vỏ thép δ = (0,01÷0,015)D [9]
Chọn chiều dày vỏ thép là: δt = 33 mm
Trên thân thùng đục một lỗ làm cửa nhập liệu và tháo liệu có kích thước: 500×600 mm và 200×300 mm
Chọn lớp thép trên thân dư ra khỏi 2 đáy 100 mm để hàn các thanh đỡ
Chiều dài của thân thùng nghiền:
L t = L+2δ g +2δ tđ +2×0,1 = 4,9+2×(0,07+0,035)+2×0,1 = 5,31 (m) Trong đó, δ tđ : độ dày lớp thép đáy, (m)
38 δ g : độ dày lớp gạch lót đáy
Đường kính ngoài của thùng:
Thể tích toàn bộ vỏ thép:
Thể tích phần thép trống tại cửa nhập liệu và tháo liệu:
Trong đó, δg: độ dày lớp gạch lót, (m) δ t : độ dày lớp vỏ thép, (m)
V kn : thể tích phần vỏ thép trống tại cửa nhập liệu, (m 3 )
V kt : thể tích phần vỏ thép trống tại cửa tháo liệu, (m 3 )
Khối lượng vỏ thép: m t = V t × ρ t = 1,32 × 7870 = 10388,4 (kg) Chọn hai mặt đáy làm bằng thép 40XHMA và có độ dày 35mm
Khối lượng 2 mặt đáy: m đ =2V đ ρ t =2×0,248×7,87=3,9 (tấn)
Trục bằng thép 40XHMA dạng trụ được chia thành hai đoạn: đoạn lớn với đường kính \$d_{trục1} = 350 \, mm\$ và chiều dài \$l_{trục1} = 400 \, mm\$, và đoạn nhỏ hơn để gắn vòng bi với đường kính \$d_{trục2} = 220 \, mm\$ và chiều dài \$l_{trục2} = 200 \, mm\$ Để tăng cường khả năng chịu lực, trụ lớn được kết nối với 12 gân chịu lực bằng thép, mỗi gân có chiều dài \$l_c = 1298 \, mm\$, rộng \$r_c = 100 \, mm\$, dài \$d_c = 300 \, mm\$ và dày \$\delta_c = 35 \, mm\$, được hàn cố định lên đáy và thân thùng nghiền như mô tả trong hình 3.5.
Thể tích các gân chịu lực:
Khối lượng trục và gân chịu lực: m tr = 2ρ t V tr = 2×7,87×0,046 = 0,724 (tấn) m c = 2ρ t V g = 2×7,87×0,109 = 1,72 (tấn) 3.1.3.9 Gối đỡ vòng bi
Chọn vòng bi có bạc đạn đũa trụ của hãng SKF mã NU344M và gối đỡ có các thông số sau:
Hình 3 5: Mặt đáy và cổ trục
Khoảng cách 2 bu lông 670 mm
Tốc độ tối đa 1700 vòng/phút
Trọng lượng toàn bộ máy nghiền: m=m l +m b +m n +m tl +m đt +m g +m t +m đ +m tr +m c
Vòng vi được lắp đặt trên gối đỡ của trụ bê tông cao 2,5 m, đảm bảo nắp tháo liệu cách mặt đất khoảng 1 m, giúp công nhân dễ dàng thao tác khi cho hồ nghiền vào máy.
Thông số bệ đỡ: đáy lớn 20001000 mm dáy nhỏ 1500600 mm cao 2500 m
Tải trọng mỗi bệ đỡ:
2 C5,66 (kN) 3.1.4 Tính toán thông số của máy
3.1.4.1 Tốc độ quay của thùng nghiền
Tốc độ quay tới hạn của thùng nghiền: n th = 42,4
Tốc độ quay thích hợp của thùng nghiền: n = 35
Vậy tốc độ quay làm việc của thùng nghiền là 21 vòng/phút
3.1.4.2 Hệ số chứa vật nghiền
Hệ số chứa vật nghiền là tỉ số giữa phần diện tích do tải trọng bi chiếm và diện tích thùng nghiền trên mặt cắt ngang φ = m b πR 2 Lμρ bi = 37
Trong đó, mb: Trọng lượng bi đạn làm việc trong máy (tấn) μ: Hệ số rỗng khi đổ bi đạn (0,524 ÷ 0,74)
bi: Trọng lượng riêng của vật liệu làm bi
R: Bán kính trong của thùng nghiền
Năng suất của máy nghiền bi chịu ảnh hưởng từ nhiều yếu tố, bao gồm tính chất và kích thước của vật liệu nghiền, hệ số chứ, số vòng quay của thùng nghiền, cũng như kích thước của thùng Do đó, đến nay, năng suất máy vẫn được xác định dựa trên công thức thực nghiệm.
D: đường kính trong của thùng nghiền, m
K: hệ số thực nghiệm, tra bảng 7-5 [9]
3.1.4.4 Công suất máy nghiền bi
Công suất máy nghiền bi bao gồm: công suất để nghiền vật liệu Nn và công suất để thắng lực ma sát Nms
Vậy công suất tổng cộng sẽ là:
N = N n +N ms (kW) [9] a) Công suất nghiền
Trọng lượng vật nghiền nạp vào máy, (N):
Thành phần thẳng đứng của tốc độ quay của trọng tâm tải trọng bi, v (m/s): v= πan
Khoảng cách theo phương thẳng đứng từ trọng tâm tải trọng đến tâm nghiền: a=r sin ω [9]
Khoảng cách từ trọng tâm tải trọng bi đến trọng tâm nghiền: r= R 1 2 +R 2 2
: góc rời của bi, = 54°40' góc rơi thích hợp [11]
: góc ở tâm của tải trọng bi chiếm
: góc trọng tâm tải trọng bi, ω= 2π-α- π2-β
2-β T°40 ' Hình 3 6: Mặt cắt ngang thùng nghiền xương
R1, R2: bán kính của lớp bi ngoài cùng và lớp bi trong cùng, (m)
Thay các giá trị vào ta tìm được: r = 0,927 (m)
30 77,9 (kW) b) Công suất thắng lực ma sát
Trong đó, f: Hệ số ma sát ở hai cổ trục máy nghiền với ổ đỡ, thường lấy f = 0,07 0,1 vc: Vận tốc vòng của cổ trục, m/s v c = πnR c
Rc: bán kính ngoài của cổ trục máy nghiền, m n: tốc độ quaycuar thùng nghiền, vòng/phút
Tổng tải trọng tác dụng lên các gối đỡ, N
Gt: trọng lượng thùng nghiền, (N)
G: Trọng lượng tổng của toàn bộ thùng nghiền, N
Plt: lực li tâm do tải trọng bi quay gây nên, N
Thay vào ta tính tổng tải trọng lên các gói đỡ
Công suất thắng ma sát:
K: hệ số dự trữ, lấy K = 1,1 1,15
: hiệu suất bộ truyền động, hiệu suất bộ truyền động trục tâm = 0,94
Vậy chọn động cơ có công suất 670 hp 500 kW
3.1.4.5 Bộ phận truyền động a) Lựa chọn động cơ [12]
Động cơ điện xoay chiều 3 pha không đồng bộ roto ngắn mạch có nhiều ưu điểm nổi bật như kết cấu đơn giản, giá thành hợp lý, dễ bảo quản và làm việc tin cậy Đặc biệt, động cơ này có thể kết nối trực tiếp vào lưới điện ba pha mà không cần phải biến đổi dòng điện.
Với công suất cần có là 500 kW, ta sẽ sử dụng động cơ điện 3 pha 500kW VICKY VY2-400L1-2 IE2 có các thông số kỹ thuật như sau:
Chiều cao tâm trục: 400 mm
Khoảng cách lỗ bắt chân đế ngang: 686 mm
Khoảng cách lỗ bắt chân đế dọc: 710
Bảng 3 3: Thông số động cơ máy nghiền xương Kiểu động cơ Công suất (kW)
Vận tốc quay của động cơ lớn, ta cần phải giảm tốc để có được số vòng quay yêu cầu
21 (vòng/phút) Để giảm từ 1500 (vòng/phút) xuống 21 (vòng/phút) ta cần tỉ số truyền động là: u = 1500
Chọn tỉ số truyền tổng u = 71,4 với:
Tốc độ của động cơ là 1500 vòng/phút
Tốc độ cần giảm xuống là 21 vòng/phút
Truyền động dai hiệu suất 0,95-0,96 b) Hộp giảm tốc [13]
Chọn hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp Động cơ và hộp giảm tốc đặt trên bệ thép cao 0,25 m dài 4 m rộng 1,7 m
Trong đó, ugt là tỉ số truyền của bộ giảm tốc 2 cấp ud tỉ số sơ bộ đai, ud = 6
Sau khi qua hộp giảm tốc vận tốc quay còn: n gt = 1500
12 5 (vòng/phút) Đó cũng là vận tốc của bánh đai nhỏ n1 = 125 vòng/phút c) Bộ truyền động đai [13]
Ta sử dụng đai thang thường có tỉ số truyền ud = 6
Chọn đường kính bánh đai lớn d2 = Dn = 3006 mm
Đường kính bánh đai nhỏ: d 1 = d2(1 - ε) u = 495,99 (mm) Với ε = 0,01 - 0,02: là hệ số trượt, chọn ε = 0,01
Lấy đường kính bánh đai nhỏ theo tiêu chuẩn d1 = 600 mm
Thông số kỹ thuật của đai thang bộ truyền đai cấp 1 tra trong bảng 3 4
Bảng 3 4: Thông số đai máy nghiền xương
Ký hiệu A b h Y Diện tích tiết diện A, mm 2 Đường kính bánh đai nhỏ d, mm Chiều dài giới hạn l, mm
T 27 32 19 6,9 476 315 - 630 3150 - 15000 a: chiều rộng tính toán của đai b: chiều rộng tính toán đái lớn của đai h: chiều cao tiết hiện hình thang
Hình 3 7: Mặt cắt ngang dây đai
60000 = 3,93 (m/s) Nhận thấy vận tốc này nằm trong vận tốc an toàn của đai thang thường v < 29 m/s
Tỉ số truyền u và đường kính bánh đai d2
Bảng 3 5: Tỷ số truyền và bánh đai truyền động u 1 2 3 4 5 ≥ 6 a/d2 1,5 1,2 1,0 0,95 0,9 0,85
Với tỉ số truyền u = 6 ta chọn sơ bộ a = d2 × 0,85 = 2555 mm
4 × 2555 = 11337,8 (mm) Vậy chiều dài đai theo tiêu chuẩn là: l = 11338 mm
Kiểm nghiệm đai về tuổi thọ: i =v l = 3,93 11,338 = 0,35
Ta nhận thấy i thỏa điều kiện i ≤ i max = 10
Tính lại khoảng cách trục a: a = λ + λ 2 - 8Δ 2
Vậy khoảng cách hai tâm chọn a = 2840 mm
Góc ôm α trên bánh đai nhỏ: α 1 = 180 o - (d 2 - d 1 ) × 57 o a = 180 o - (3006 - 600) × 57 o
P1: công suất trên trục bánh đai chủ động, (kW)
[Po] = 10,7: công suất cho phép, (kW)
Kđ = 1,1: hệ số tải trọng động
Ca = 0,86: hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm 1
Cl = 1,15: hệ số ảnh hưởng bởi chiều dài đai
Cu = 1,14: hệ số kể đến ảnh hưởng của tỉ số truyền
Cz = 1: hệ số kể đến ảnh hưởng của sự phân bố không đều trải trọng cho các dây đai Vậy chọn z = 39
Với loại đai đã chọn ta có: H = 25 mm; t = 42 mm; e = 28 mm; ho = 5 mm
Đường kính ngoài của bánh đai: d a = d + 2H Vậy: d a1 =d 1 + 2h o = 600 + 2 × 25 = 650 (mm)
Động cơ, hộp giảm tốc và bánh đai nhỏ được gắn cố định trên bệ thép bằng bu lông Bệ thép có chiều cao 0,25 m, rộng 1,7 m và dài 4,3 m, được đặt cạnh máy nghiền trên nền Tổng chiều dài là 3056 mm, tính từ công thức \$d a2 = d 2 + 2h o = 3006 + 2 \times 25 = 3056\$.
3.1.5 Kiểm tra bền một số chi tiết chủ yếu của máy nghiền
Thân thùng được coi như một dầm đặt trên hai gói đỡ, chịu tác động của mômen uốn và mômen xoắn, được xác định theo lý thuyết ứng suất tiếp lớn nhất.
Máy nghiền bi cho hồ men
3.2.1 Tính toán năng suất máy
Trung bình giai đoạn nghiền yêu cầu xử lý 1034,6 tấn nguyên liệu/năm
Số ngày làm việc trong 1 năm là 300 (ngày)
Với năng suất 1034,6 tấn/năm và xưởng sản xuất hồ men hoạt động 300 ngày/năm ta tính được năng suất của 1 ngày làm việc là:
Để giảm chi phí đầu tư cho thiết bị trong bối cảnh cần sản xuất một khối lượng lớn sản phẩm, chúng ta sẽ chia thành 2 ca sản xuất mỗi ngày, với sản lượng khoảng 3,45 tấn (3450 kg) mỗi ngày.
Chọn sử dụng 2 máy mỗi máy có năng suất 900 kg/ca
Bảng 3 7: Các thông số ban đầu tính toán máy nghiền men
Kích thước hat phối liệu lớn nhất 2 mm
Số ca làm 2 ca/ngày
3.2.2 Thiết kế các chi tiết máy nghiền
Chọn thể tích tổng cộng bằng 80% thể tích thùng
Theo thực nghiệm đối với bi cầu ta có thể tích bi bao gồm 68% thể tích thực bi và 32% thể tích còn lại là khe hở giữa các bi [9]
Chọn thể tích bi nghiền chiếm 45% thể tích thùng nghiền
Ta có hệ phương trình:
Vl: thể tích vật liệu nghiền m 3
V: thể tích chứa của thùng nghiền m 3
Vậy chọn thể tích thùng nghiền là 1 m 3
V: thể tích chứa của thùng nghiền, (m 3 )
D: đường kính trong thùng nghiền, (m)
Ta chọn L/D = 2 Thay vào ta được L = 1,72 m và D = 0,86 m
Chọn bi nghiền bằng vật liệu cao nhôm dạng cầu và tỷ trọng 3,61 g/cm 3
Đường kính bi nghiền được tính theo công thức của Levinxon [9] d b = 28√d 3 = 28√ 3 2 = 35,2 (mm) Trong đó: db: đường kính bi nghiền (mm) d: kích thước hạt liệu lớn nhất vào máy (mm)
Vậy đường kính chọn đường kính bi db = 35 mm
Tổng khối lượng bi: m b =ρ bi V b =3,61×0,448×0,68=1,1 (tấn)
Khối lượng mỗi bi: m 1b =V bi ρ bi F,28 (g) 3.2.2.3 Cửa nhập liệu và tháo liệu, đối trọng a) Cửa nhập liệu
Ta chọn cửa nhập liệu có kích thước 200 × 300 mm
Nắp có kích thước 300 × 400 mm được cố định bằng vít vào thân thùng
Chúng tôi chọn vật liệu nắp bằng thép hợp kim 40XHMA để đảm bảo độ bền, đồng thời sử dụng lớp lót cao su bên trong dày 70 mm nhằm giảm khối lượng nắp, thuận tiện cho việc mở và đóng cửa Kích thước lớp cao su được thiết kế khớp với cửa nhập liệu có kích thước 200×300 mm.
Chọn vít cố định nắp nhập liệu vào thân thùng chọn loại vít ren có các thông số sau:
Đường kính trong (chân ren): 12 mm
Lớp vỏ thép hợp kim 40XHMA dày 12 mm
Lớp cao su dày 70 mm
Độ dài cung của lớp lót cao su và lớp vỏ hợp kim: l c = απR c
và là gốc ở tâm cung tạo bởi lớp lót cao su và lớp vỏ nắp
Rc = 0,43 và Rv = 0,5: khoảng cách từ tâm đến lớp cao su và lớp vỏ δt = 10 mm: bề dày lớp vỏ δg = 60 mm: bề dày lớp gạch lót
Khối lượng nắp nhập liệu: m nn = ρ c × V c +ρ t V nn = 1,45(0,7×3×2,02)+7,87(0,12×4×3,04) = 17,6 (kg)
Trong đó: mnn: khối lượng nắp nhập liệu
c = 1,45 Kg/dm 3 : khối lượng riêng của cao su
t = 7,87 Kg/dm 3 : khối lượng riêng của thép hợp kim 40XHMA
Vc: thể tích lớp lót cao su
Vnn: thể tích lớp vỏ thép b) Phần tay cầm:
Phần tay cầm được làm bằng thép 40XHMA với chiều dài 300 (mm), chiều rộng 20 (mm), chiều cao 100 (mm), bề ngang 20 (mm) và bề cao thanh cầm 25 (mm)
Khối lượng tay cầm: m tc1 = ρ t V tc =2×7,87×0,28 = 1,65 (kg)
Tổng khối lượng nắp nhập liệu: m n =m nn + m tc ,6+4,4,25 (kg) c) Cửa tháo liệu
Chọn cửa tháo liệu có đường kính 34 mm đối xứng với cửa nhập liệu Để dễ dàng thao tác mở và đóng, kết nối cửa tháo liệu với van mặt bích cũng có đường kính 34 mm.
58 d) Đối trọng Đối trọng nhằm mục đích cân bằng lực tránh gây các lực làm lệch tâm xoay của máy nghiền khi hoạt động
Chênh lệch khối lượng phía cửa nhập liệu và tháo liệu:
=0,1 (kg) Trong đó, m n : khối lượng nắp nhập liệu m v : khối lượng van xả, m v = 0,991 kg
Vgn và Vgt: thể tích phần gạch trống phía cửa nạp và tháo liệu
Vtn và Vtt: thể tích phần thép trống phía cửa nạp và tháo liệu
g, t: khối lượng riêng của gạch và thép
Ta thấy đối trọng có khối lượng không đáng kể
3.2.2.4 Thân thùng nghiền a) Vỏ thép
Thông thường chiều dày vỏ thép δ = (0,01÷0,015)D [9]
Chọn chiều dày vỏ thép là: δt = 10 mm
Trên thân thùng đục một lỗ làm cửa nhập liệu và tháo liệu có kích thước: 200×300 mm và d = 34 mm
Đường kính ngoài của thùng:
Thể tích toàn bộ vỏ thép:
C n : chu vi ngoài của thùng nghiền, (m)
L t : chiều dài phần vỏ, L t =L+2δ g =1,84 (m) δ t : độ dày vỏ, (m)
Thể tích phần thép trống tại cửa nhập liệu và tháo liệu:
Khối lượng vỏ thép: m t = V t × ρ t = 0,05785 × 7870 = 455,3 (kg)
Trong đó: δ g : độ dày lớp gạch lót, (m) δ t : độ dày lớp vỏ thép, (m)
V kn : thể tích phần vỏ thép trống tại cửa nhập liệu, (m 3 )
V kt : thể tích phần vỏ thép trống tại cửa tháo liệu, (m 3 ) b) Gạch lót thân
Chọn loại gạch hình thang, được chế tạo từ alumina [10]
Với các thông số xem hình 3 3
Kích thước tiêu chuẩn: l × h × W1 × W2 = 150 × 60 × 50 × 45 (mm)
Chu vi mặt trong của thùng:
Số gạch trên một vòng:
Số gạch theo chiều dài:
Số gạch lót cửa tháo liệu và nhập liệu:
Tổng số gạch xung quanh thân thùng:
Thể tích mỗi viên gạch lót xung quanh:
Khối lượng gạch lót xung quanh: m x = T x V m ρ g h1×4,3×10 -4 ×3,61 = 1,06 (tấn)
Khối lượng thân thùng nghiền m th =m t +m x = 1515,3 (kg) 3.2.2.5 Mặt đáy a) Vỏ thép
Chọn hai mặt đáy làm bằng thép 40XHMA và có độ dày 15 mm được hàn cố định lên thân thùng nghiền
Khối lượng thép mặt đáy: m tđ = 2V đ ρ t = 2×0,011×7870 = 173,14 (kg) b) Gạch lót mặt đáy thùng
Chọn gạch dạng hộp chữ nhật rãnh côn có kích thước:
Với các thông số xem hình 3 4 h × W × l = 60 × 50 × 150 (mm)
Số gạch dùng trên một mặt đáy:
Thể tích mỗi viên gạch mặt đáy:
Khối lượng gạch ở hai đáy: m gđ =2T đ V y ρ g =2×100×4,5×10 -4 ×3,61=0,32 (tấn)
Số gạch cần cho toàn thùng là:
Tổng khối lượng gạch lót trong máy: m g =m x +m gđ =1,06+0,32=1,38 (tấn) c) Cổ trục
Chọn trục thép 40XHMA dạng trụ bao gồm hai đoạn: đoạn lớn với đường kính \$d_{trục1} = 150 \, mm\$ và chiều dài \$l_{trục1} = 200 \, mm\$, cùng với đoạn nhỏ hơn để gắn vòng bi có đường kính \$d_{trục2} = 100 \, mm\$.
62 dài ltrục2 = 200 mm Nối với trụ lớn là 4 gân chịu lực bằng thép dài lc = 300 mm cao rc 200 mm và dày c = 20 mm được hàn vào mặt đáy
Thể tích các gân chịu lực:
Khối lượng trục và gân đỡ: m tr = 2ρ t V tr =2×7870×5,1×10 -3 = 80,3 (kg) m c = 2ρ t V g =2×7870×2,4×10 -3 = 38 (kg)
Khối lượng đáy: m đ = m tđ +m gđ +m c +m tr = 173,14 +320+38+80,3 = 611,44 (kg)
Chọn gối đỡ vòng bi SYJ 100 TF có các thông số sau:
Hình 3 8: Gối đỡ vòng bi
Tốc độ tối đa 1900 vòng/phút
Trọng lượng toàn bộ máy nghiền: m = m b +m l +m th +m n +m v +m đ = 1100+900+1515,3+22+0,991+611,44 = 4149,73 (kg)
Khối lượng bản thân thùng nghiền: m thùng = m th +m n +m v +m đ = 1515,3+22+0,991+611,44 = 2149,73 (kg)
Gối đỡ được lắp đặt trên trụ bê tông cao 1,2 m, đảm bảo nắp tháo liệu cách mặt đất khoảng 0,7 m, tạo điều kiện thuận lợi cho công nhân khi thao tác cho hồ nghiền ra máy Bệ đỡ bê tông có kích thước đáy lớn là 700 x 500 mm và đáy bé là 300 x 400 mm.
Tải trọng mỗi bệ đỡ:
2 = 20333,7 (N) 3.2.3 Tính toán thông số của máy
3.2.3.1 Tốc độ quay của thùng nghiền
Tốc độ quay tới hạn của thùng nghiền: n th = 42,4
Tốc độ quay thích hợp của thùng nghiền: n = 35
0,86 = 38 (vòng/phút) Vậy tốc độ quay làm việc của thùng nghiền là 38 vòng/phút
3.2.3.2 Hệ số chứa vật nghiền
Hệ số chứa vật nghiền là tỉ số giữa phần diện tích do tải trọng bi chiếm và diện tích thùng nghiền trên mặt cắt ngang [9] φ = m b πR 2 Lμρ bi = 1,1
Trong đó: mb: Trọng lượng bi đạn làm việc trong máy (tấn) μ: Hệ số rỗng khi đổ bi đạn (0,524 ÷ 0,74)
bi: Trọng lượng riêng của vật liệu làm bi
R: Bán kính trong của thùng nghiền
Năng suất của máy nghiền bi chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, bao gồm tính chất và kích thước của vật liệu nghiền, hệ số chứ, số vòng quay của thùng nghiền, cũng như kích thước của thùng Do đó, hiện tại, năng suất máy vẫn được xác định dựa trên công thức thực nghiệm.
K: hệ số thực nghiệm, tra bảng 7.2, [9]
3.2.3.4 Công suất máy nghiền bi
Công suất máy nghiền bi bao gồm: công suất để nghiền vật liệu Nn và công suất để thắng lực ma sát Nms
Vậy công suất tổng cộng sẽ là:
N=N n +N ms (kW) a) Công suất nghiền [9]
Trọng lượng vật nghiền nạp vào máy, Q (N):
Thành phần thẳng đứng của tốc độ quay của trọng tâm tải trọng bi, v (m/s): v = πan
Khoảng cách theo phương thẳng đứng từ trọng tâm tải trọng đến tâm nghiền: a=r sin ω
Khoảng cách từ trọng tâm tải trọng bi đến trọng tâm nghiền: r= R 1 2 +R 2 2
R1, R2: bán kính của lớp bi ngoài cùng và lớp bi trong cùng, (m)
: góc ở tâm của tải trọng bi chiếm
: góc trọng tâm tải trọng bi, [11] ω = 2π-α- π2-β
: góc rời của bi, lấy góc rời = 60° [9] n: tốc độ quay của thùng nghiền, n = 38 vòng/phút
Thay các giá trị vào ta tìm được: r = 0,73R1 (m)
= 7,37 (kW) b) Công suất thắng lực ma sát
Trong đó: f: Hệ số ma sát ở hai cổ trục máy nghiền với ổ đỡ, thường lấy f = 0,07 0,1 vc: Vận tốc vòng của cổ trục, m/s v c = πnR c
Rc: bán kính ngoài của cổ trục máy nghiền, (m) n: tốc độ quay của thùng nghiền, (vòng/phút)
P: tổng tải trọng tác dụng lên các gối đỡ, (N)
Gt: trọng lượng bản thân thùng nghiền, (N)
G: Trọng lượng tổng của toàn bộ thùng nghiền, (N)
Plt: lực li tâm do tải trọng bi quay gây nên, (N)
Thay vào ta tính tổng tải trọng lên các gói đỡ:
Công thắng lực ma sát
K: hệ số dự trữ, lấy K = 1,1 1,15
: hiệu suất bộ truyền động, hiệu suất bộ truyền động trục tâm = 0,88
Vậy chọn động cơ có công suất 15 hp (11 kW)
3.2.3.5 Bộ phận truyền động a) Lựa chọn động cơ [12]
Động cơ điện xoay chiều 3 pha không đồng bộ roto ngắn mạch có nhiều ưu điểm nổi bật như kết cấu đơn giản, giá thành hợp lý, dễ bảo quản và làm việc tin cậy Đặc biệt, động cơ này có thể kết nối trực tiếp vào lưới điện ba pha mà không cần phải biến đổi dòng điện.
Với công suất cần có là 11 kW, ta sẽ sử dụng động cơ kiểu 3K200S8 có các thông số kỹ thuật như sau:
Chiều cao tâm trục: 200 mm
Khoảng cách lỗ bắt chân đế ngang: 318 mm
Khoảng cách lỗ bắt chân đế dọc: 228
Thông số vận hành trong bảng 3.8
Bảng 3 8: Thông số động cơ máy nghiền men Kiểu động cơ Công suất
Vận tốc quay của động cơ lớn, ta cần phải giảm tốc để có được số vòng quay yêu cầu
38 (vòng/phút) Để giảm từ 730 (vòng/phút) xuống 38 (vòng/phút) ta cần tỉ số truyền động là: u = 730
Chọn hộp giảm tốc bánh răng trụ 1 cấp có tỉ số truyền (3 ÷ 5)
4 = 4,8 Trong đó, ugt là tỉ số truyền của bộ giảm tốc 1 cấp ud tỉ số sơ bộ đai, ud = 4
Sau khi qua hộp giảm tốc vận tốc quay còn: n gt = 730 4,8 2 (v/ph) Đó cũng là vận tốc của bánh đai nhỏ n1 = 152 (vòng/phút) c) Bộ truyền động đai [13]
Ta sử dụng đai thang với tỉ số truyền ud1 = 4 và chọn đường kính bánh đai nhỏ d1 = 250 mm Các thông số của đai được trình bày trong hình 3.7 và kết quả được tổng hợp trong bảng 3.9.
Bảng 3 9: Thông số đai truyền động máy nghiền men
Ký hiệu a b h y Diện tích tiết diện A, mm 2 Đường kính bánh đai nhỏ d, mm Chiều dài giới hạn l, mm
60000 = 1,99 (m/s) Nhận thấy vận tốc này nằm trong vận tốc an toàn của đai thang thường v < 29 (m/s)
Đường kính bánh đai lớn: d 2 = ud 1
1 - ε Với ε = 0,01 - 0,02: là hệ số trượt, chọn ε = 0,01 d 2 = 4 × 250
1 - 0,01 10 (mm) Chọn đường kính bánh đai lớn là d2 = 1010 (mm)
Kiểm tra lại tỉ số truyền ta được: u = d 2 d 1 (1 - ε) 10
Với tỉ số truyền u = 4 ta chọn sơ bộ a = d2 × 0,95 = 959,5 (mm)
4 × 959,5 = 4047,63 (mm) Vậy chiều dài đai theo tiêu chuẩn là: l = 4000 (mm) = 4 (m)
Kiểm nghiệm đai về tuổi thọ: i =v l 1,99
Ta nhận thấy i thỏa điều kiện i ≤ i max
Tính lại khoảng cách trục a: a = λ + λ 2 - 8Δ 2
Vậy khoảng cách hai tâm chọn a = 934 mm
Góc ôm α trên bánh đai nhỏ: α 1 = 180 o - (d 2 - d 1 ) × 57 o a = 180 o - (1010 - 250) × 57 o
Xác định số đai [13]: z = P 1 K đ [P o ]C a C l C u C z = 4,98 Trong đó:
P1: công suất trên trục bánh đai chủ động, (kW)
P 1 = Pμ gt = 11×0,98 = 10,78 (kW) P: công suất động cơ, kW μ gt : hiệu suất hộp giảm tốc
[Po] = 2,3: công suất cho phép, (kW)
Kđ = 1,1: hệ số tải trọng động
Ca = 0,89: hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm 1
Cl = 1,02: hệ số ảnh hưởng bởi chiều dài đai,
Cu = 1,14: hệ số kể đến ảnh hưởng của tỉ số truyền
Cz = 1: hệ số kể đến ảnh hưởng của sự phân bố không đều trải trọng cho các dây đai Vậy chọn z = 5
B = (z - 1)t +2e Với loại đai đã chọn ta có: H = 18,5 mm; t = 30 mm; e = 20 mm; ho = 5 mm
Đường kính ngoài của bánh đai được tính theo công thức: \$d_a = d + 2H\$ Cụ thể, với bánh đai 1, ta có \$d_{a1} = d_1 + 2H = 250 + 2 \times 18,5 = 287 \text{ mm}\$ và với bánh đai 2, \$d_{a2} = d_2 + 2H = 1010 + 2 \times 18,5 = 1047 \text{ mm}\$ Động cơ, hộp giảm tốc và bánh đai nhỏ được cố định trên bệ thép bằng bu lông, với bệ thép đặt cạnh máy nghiền có kích thước chiều cao 0,25 m, rộng 0,6 m và dài 1,2 m.
3.2.4 Kiểm tra bền một số chi tiết chủ yếu của máy nghiền
Trọng lượng của tất cả các bộ phận cùng tham gia quay:
Gb: trọng lượng tải trọng bi nạp vào thùng, (N)
Gth: trọng lượng vỏ thép, (N)
Gđ: trọng lượng trọng lượng đáy thùng, (N)
Lực ly tâm do bi và vật liệu cùng quay sinh ra:
Gv : trọng lượng tải trọng bi nạp vào thùng, (N)
Phương của lực li tâm trùng với bán kính thùng đi qua trọng tâm khối quay
Góc giữa phương của lực li tâm với phương của trọng lực là = 60 o
Hợp lực F gây nên uốn thân thùng:
8 = 10857,9 (N.m) Trong đó: l: khoảng cách giữa hai tâm gối đỡ, (m)
Rn: bán kính ngoài vỏ thép, (m)
Rt: bán kính trong vỏ thép, (m)
Vì trên thân thùng có khoét các lỗ làm cửa nhập liệu và tháo liệu do đó cần giảm mômen chống xoắn xuống 20%
Mômen xoắn tác dụng lên thân thùng:
38 = 2819,5 (N.m) N: công suất tổng máy nghiền, (kW)
Mô men chống xoắn của thân thùng lấy bằng hai lần mômen chống uốn
Ứng suất tiếp sinh ra do mômen xoắn: τ = M x 0,8M x = 2819,5
Ứng suất sinh ra ở thân thùng do uốn và xoắn là: σ = σ u 2 +τ 2 = (1,76×10 6 ) 2 +231867 2 =1,76×10 6 ( N m 2 ) Giới hạn bền của thép 40XHMA
[] > vây thỏa điều kiện bền
Tiết diện nguy hiểm của cổ thùng nghiền là tiết diện tiếp giáp giữa trục lớn và trục nhỏ
Mômen uốn tại thiết diện nguy hiểm:
Ra: phản lực ở gối đỡ
R a 333,7 (N) la: khoảng cách từ tâm gối đỡ đế thiết diện, la = 0,1 m
Thay vào ta tính được mômen chống uốn:
Mômen xoắn tác dụng lên thiết diện trục:
Ứng suất tại thiết diện: σ = W tđ
Vì < [] nên thỏa điều kiện bền
3.2.5 Tổng hợp kết quả tính
Tổng hợp kết quả tính được thể hiện trong bảng 3 10
Bảng 3 10: Tổng hợp thông số máy nghiền men
Chi tiết Thông số Đơn vị
Chiều dài thùng nghiền 1870 mm Đường kính ngoài của thùng nghiền 1000 mm Đường kính trong của thùng nghiền 860 mm
Chiều dày thép thân thùng 10 mm Đường kính bi nghiền 35 mm
Khối lượng bi nghiền 1,1 tấn
Kích thước gạch lót thân (h×l×W1×W2) 60×150×45×50 mm Kích thước gạch lót đáy (h×l×W) 60×150×50 mm
Số viên gạch lót thân thùng 681 viên
Số viên gạch lót 2 mặt đáy 200 viên
Kích thước cửa nhập liệu (rộng×dài) 200×300 mm
Kích thước cửa tháo liệu (rộng×dài) 34 mm
Tổng chiều dài trục 400 mm Đường kính cổ trục 100 mm
Tốc độ quay của thùng 38 vòng/phút
Năng suất nghiền 0,37 tấn/giờ
Công suất động cơ 11 kW
Số đai truyền động 5 đai
Thiết bị sấy
Sau khi tháo khuôn mộc được đưa qua giai đoạn sấy môi trường trước khi sấy khô trong buồng sấy
Sấy môi trường là quá trình giúp gỗ khô tự nhiên, nhằm ngăn chặn tình trạng mất nước quá nhanh do độ ẩm cao, từ đó giảm thiểu nứt và biến dạng, góp phần giảm tỷ lệ phế phẩm.
Độ ẩm trước khi sấy môi trường: 15%
Độ ẩm sau sấy môi trường: 5%
Chọn giai đoạn sấy tự nhiên hoạt động 300 ngày/năm
Số sản phẩm vào khu vực sấy môi trường: n = m mt 300m = 13091,94×10 3
Mỗi ngày, khoảng 1455 sản phẩm được sản xuất, tương ứng với khối lượng khô nguyên liệu đi qua khu vực sấy môi trường là mmt (kg/năm) Để sản xuất mỗi sản phẩm, cần một khối lượng khô nguyên liệu là m (kg).
Với thời gian lưu trong khu vực sấy môi trường là 48 giờ, vậy khả năng chứa của khu vực sấy môi trường là 2910 sản phẩm
Mộc được vận chuyển vào khu vực khô tự nhiên bằng các xe đẩy, mỗi xe chứa 15 sản phẩm với kích thước 0,7 m x 3 m Để đảm bảo thông thoáng, khoảng cách giữa các xe là 0,3 m, được sắp xếp thành 4 hàng, mỗi hàng có 50 xe, cách nhau 2,5 m Tổng diện tích khu vực sấy môi trường là 1000 m² (50 x 20 m).
3.3.2.1 Lựa chọn thiết bị sấy
Chọn thiết bị sấy hầm gián đoạn sử dụng khói lò nung làm tác nhân sấy, với chế độ hoạt động 300 ngày mỗi năm và 16 giờ mỗi ngày, bao gồm cả thời gian bốc xếp sản phẩm vào và ra khỏi lò sấy.
Số sản phẩm đi qua giai đoạn sấy mỗi ngày: n s = m s 300m = 12830,1×10 3
Mỗi ngày, khoảng 1426 sản phẩm được sản xuất, tương ứng với khối lượng khô nguyên liệu đi qua giai đoạn sấy buông là 300×30 kg/năm Trong đó, khối lượng khô nguyên liệu cần cho mỗi sản phẩm là m kg.
Mỗi buồng sấy có năng suất 120 sản phẩm/mẻ và 2 mẻ sấy/ngày
Vậy số buồng sấy cần thiết là: 6
Mộc được sắp xếp lên các xe đẩy để vận chuyển vào buồng sấy, mỗi xe đẩy chứa 10 sản phẩm, kích thức xe đẩy cao 1,8 m rộng 0,7 m dài 3m
Số xe đẩy trong buồng sấy: 12 xe chia làm 2 hàng mỗi hàng 6 xe, mỗi xe cách nhau 0,1 m Kích thước khu vực sắp xếp xe: cao 1,8 m rộng 4,7 m dài 6,1 m
Kích thước lò sấy: cao 2,5 m rộng 5 m dài 6,5 m
Vỏ là làm bằng thép dày 1 mm
Năng suất vào lò sấy:
6 = 2375 (tấn/năm) = 3958 (kg/mẻ) = 494,75 (kg/h)
Năng suất ra sản phẩm sấy [15]:
1-ω 2 = 472,85 kg/h Độ ẩm nguyên liệu đầu vào: ω v = 5%
77 Độ ẩm sản phẩm sau sấy: ω r = 0,6%
Khói lò được hình thành từ quá trình đốt cháy nhiên liệu, và nhiệt độ của khói lò có thể được điều chỉnh bằng cách thêm không khí ngoài trời hoặc khí thải Do sự khác biệt nhỏ giữa nhiệt lượng riêng của không khí và khói lò, các phương pháp tính toán quá trình sấy bằng không khí có thể áp dụng cho quá trình sấy bằng khí lò.
Lượng ẩm bay hơi trong 1 giờ [17]:
L k =0,088 kg ẩm/kgkkk Trong đó;
L h : lượng hơi ẩm trong khói lò, L h =1,6 kg/kgNL
Lk = 18,15 kg/kgNL: lượng khói lò khô
Chọn tỉ lệ hòa trộn khói lò với không khí là 1:4 để thu được tác nhân sấy khí nóng
Chọn không khí ở 30 o C, độ ẩm = 70% tra giảng đồ Ramzin ta được hàm ẩm không khí d = 0,018 kg ẩm/kgkkk
Hàm ẩm hỗn hợp hòa trộn: d 1 =n k d k +nd=0,032 (kg ẩm/kgkkk) [16]
Trong đó: n k , n: tỉ lệ hòa trộn khói lò và không khí d k , d: hàm ẩm khói lò và không khí
Nhiệt lượng riêng hỗn hợp [16]:
H 1 = t+d 1 (2493+1,7t) Trong đó: t: nhiệt độ hỗn hợp vào lò sấy, t = 90 o C
78 d 1 : hàm ẩm hỗn hợp, d 1 =0,032 (kg ẩm/kgkkk)
H 1 +0,032(2493+1,7×90) 5 (kJ/kgkkk) Tra giảng đồ Ramzin ta được trạng thái không khí vào buồng sấy:
H 1 = 175 (kJ/kgkkk) d 1 = 0,032 (kg ẩm/kgkkk) t 1 = 90 o C φ 1 = 7%
3.3.2.4 Quá trình sấy lý thuyết
Tra giản đồ Ramzin ta được:
Lượng không khí khô cần thiết [15]:
Lò nung tuynel
Chọn hệ thống lò nung tuynel di động năng suất 400.000 sản phẩm/năm
3.4.1 Tính toán quá quá trình đốt cháy nhiên liệu
Ta chọn sử dụng nguyên liệu là khí hóa lỏng LPG có thành phẩn chủ yếu là Propan:Butan là 70:30, nhiệt trị Q = 50250 kJ/kg, tỷ trọng 0,56 kg/l
C, H: khối lượng C và H trong 1 kg nhiên liệu
Lượng không khí khô cần thiết để đốt 1 kg nhiên liệu [16]:
C, H: hàm lượng phần trăm của C và H trong nhiên liệu, C = 82,13%, H = 17,87%
Lượng không khí khô thực tế:
Chọn hệ số không khí dư = 1,2
Lượng không khí ẩm thực tế:
Chọn không khí ở 30 o C, độ ẩm = 70% tra giảng đồ Ramzin [15] ta được d = 0,018 kg ẩm/kg kkk
Lượng khói lò khi đốt 1 kg nhiên liệu:
Thành phần khói lò nung sau phản ứng cháy 1 kg nhiên liệu [16]:
L N 2 = 0,769αL o = 14,42 (kg/kgNL) Khói lò, khí thải được dẫn ra ngoài qua ống khói đường kính 600 mm
Nhiệt dung của khói lò [16]: c k = L CO 2 C CO 2 +L N 2 C N 2 +L O 2 C O 2
L i và c i : khối lượng và nhiệt dung riêng của thành phần khí thải, [18]
Bảng 3 11: Nhiệt dung riêng các khí Thành phần ci (kJ/kgK)
Vùng I: vùng trước lò nung
Vùng II: vùng nung nóng sơ bộ
Vùng IV: vùng làm nguội nhanh
Vùng V: vùng làm nguội tự nhiên
Giai đoạn nâng nhiệt ban đầu đến 500 °C là quá trình dehidrát hóa, tách nước và phân hủy các tạp chất hữu cơ Tốc độ nâng nhiệt được khuyến nghị là từ 2,5 đến 3 °C/phút, tương đương khoảng 150 đến 180 °C/giờ.
Giai đoạn nâng nhiệt 500 o C đến 600 o C: xảy ra quá trình biến đổi dạng thù hình α quartz
→ β quartz làm tăng thể tích Tốc độ nâng nhiệt chậm khoảng 90 o C/giờ
Giai đoạn nâng nhiệt 600 o C đến 950 o C: là giai đoạn gia nhiệt đơn thuần, có thể đẩy nhanh tốc độ nâng nhiệt đến 300 o C/giờ
Giai đoạn nâng nhiệt từ 950 o C đến 1140 o C là quá trình hãm nhiệt nhằm hoàn tất việc tách nước hóa học và đảm bảo carbon được cháy hết, với tốc độ nâng nhiệt đạt 180 o C/giờ.
Thời gian (giờ) Đường cong nung
Giai đoạn 1215 °C là giai đoạn lưu nhiệt quan trọng để đảm bảo quá trình kết khối của xương Tiếp theo, từ 1215 °C đến 670 °C, quá trình làm nguội nhanh diễn ra với tốc độ từ 250 đến 300 °C/giờ.
Trong giai đoạn từ 670 °C đến 450 °C, xảy ra sự biến đổi thù hình ngược lại từ β quartz sang α quartz Đây là giai đoạn nguy hiểm, do đó cần thực hiện quá trình làm nguội với tốc độ chậm, khoảng 80 đến 90 °C/giờ.
Giai đoạn 450 o C đến 100 o C: là giai đoạn làm nguội bình thường với tốc độ làm nguội khoảng 180 o C/giờ
Chiều dài xe: lx = 1300 mm
Chiều cao tổng thể của xe là 1800 mm, bao gồm chiều cao bánh xe và sàng xe là 200 mm, chiều cao lớp gạch chịu lửa trên sàng xe là 400 mm, và chiều cao khối xếp sản phẩm nung là 1200 mm Khoảng cách giữa 2 rây là 1200 mm.
Số sản phẩm xếp trên xe goòng:
Năng suất xử lý của lò: n = 400.000 0,94 = 425.530 (sản phẩm/năm)
Với chế độ làm việc 24 giờ/ngày và 350 ngày/năm (15 ngày để bảo trì và sửa chữa), ta có năng suất lò mỗi giờ: n = 51 sản phẩm/h
N sp Trong đó; n: năng suất xử lý của lò nung, n = 51 (sản phẩm/h) τ: chu kì nung, τ = 19 (giờ)
N sp : số sản phẩm trên xe goòng, N sp = 21 (sản phẩm)
21 = 46 (xe) 3.4.4 Kích thước lò nung a) Chiều dài lò
Chọn khoảng cách giữa các xe là 100 mm l = N x ×l x +(N x -1)×0,1
Chiều dài từng khu vực: l x = t x ×v x (m) Trong đó, l x : chiều dài khu vực, m t x : thời gian tại khu vực, giờ v x : vận tốc di chuyển, v x = 3,37 m/giờ
Khu vực trước lò (sấy): 11 m, vỏ cấu tạo bởi lớp bông gốm cách nhiệt dày 50 mm và vỏ thép 2 mm
Khu vực đốt nóng sơ bộ: 11 m, vỏ cấu tạo bởi lớp gạch chịu lửa dày 200 mm, lớp bông gốm cách nhiệt dày 50 mm và vỏ thép 2 mm
Khu vực nung: 15,5 m vỏ cấu tạo bởi lớp gạch chịu lửa dày 300 mm, lớp bông gốm cách nhiệt dày 50 mm và vỏ thép 2 mm
Khu vực làm nguội nhanh: 10 m, vỏ cấu tạo bởi lớp gạch chịu lửa dày 200 mm, lớp bông gốm cách nhiệt dày 50 mm và vỏ thép 2 mm
Khu vực làm nguội tự nhiên: 16,5 m, vỏ cấu tạo bởi lớp bông gốm cách nhiệt dày 50 mm và vỏ thép 2 mm b) Chiều rộng bên trong lò
Chọn khoảng cách giữ xe goòng và tường lò là 150 mm r t = 2400+150×2 = 2700 (mm)
83 c) Chiều cao không gian trong lò
Chọn khoảng cách từ khối xếp đến trần lò là 300 mm h t = h x +0,3 = 2100 (mm) d) Vận tốc xe v x = N x τ =2,42 (xe/giờ) v x = l τ = 3,37 (m/giờ) 3.4.5 Cân bằng nhiệt
Nhiệt cần cho phản ứng hóa học
Nhiệt đốt sản phẩm đến nhiệt độ nung
Nhiệt tổn thất do khí thải mang ra
Nhiệt tổn thất do sản phẩm mang ra
Nhiệt tổn thất ra môi trường
Nhiệt dung riêng của phối liệu: c t = m i
Nhiệt độ được ký hiệu là t (K), trong khi a, b, c là các hệ số đa thức liên quan đến nhiệt dung riêng Nhiệt dung riêng của phối liệu tại nhiệt độ t được ký hiệu là ct (kJ/kg.K) Phần trăm oxyt trong phối liệu đã nung được ký hiệu là mi, và n là số oxyt có trong phối liệu.
Bảng 3 12: Nhiệt dung riêng của phối liệu theo nhiệt độ
Nhiệt dung riêng (kJ/kg.K) 0,755 0,96 1,123
84 a) Nhiệt lượng cần thiết để làm bay hơi nước liên kết q H 2 O = 2256+ 4,4411-0,0065t-5×10 -5 t 2 dt
Trong đó, x i : hàm lượng nước trong mộc, x i =0,6%
L 1 : Năng suất đầu vào lò,
L 1 = L mộc1 +L men1 = 12872,76+688 = 13560,76 (tấn/năm) = 1614,4 (kg/h)
L mộc1 , L men1 : khối lượng mộc và men vào lò tấn/năm b) Nhiệt cần thiết cho các phản ứng hóa học trong sản phẩm
Dựa theo thành phần khoáng của mộc [7]
Hàm lượng khoáng orthoclase K2O.AlO3.6SiO2 và khoáng albite Na2O.Al2O3.6SiO2 được xác định theo hàm lượng K2O và Na2O
Hàm lượng orthoclase trong mộc: x or = xM or
Hàm lượng albite trong mộc x al = yM al
Hàm lượng Al2O3 trong khoáng orthoclase x Al 2 O 3 = x or M Al 2 O 3
Hàm lượng Al2O3 trong khoáng albite y Al 2 O 3 = x al M Al 2 O 3
Hàm lượng SiO2 trong khoáng orthoclase x SiO 2 = x or 6M SiO 2
Hàm lượng SiO2 trong khoáng albite y SiO 2 =x al 6M SiO 2
Hàm lượng Al2O3 trong khoáng kaolinite (Al2O3.2SiO2.2H2O) z,95-(x Al 2 O 3 +y Al 2 O 3 ),67 phần khối lượng
Hàm lượng SiO2 trong khoáng kaolinite z SiO 2 = Y2M SiO 2
Hàm lượng khoáng thạch anh tự do
Trường hợp hàm lượng Na2O nhỏ so với K2O ta tính chung K2O, Na2O và coi đó là khoáng orthoclase trong nguyên liệu [7 ]
Vậy thành phần khoáng hợp lý của xương: 28,45 orthoclase – 37,1 kaolinite – 31,87 thạch anh hay 29,2 orthoclase: 38,1 kaolinite: 32,7 thạch anh
Bảng 3 13: Nhiệt phản ứng theo thành phần khoáng Khoáng Hàm lượng Nhiệt phản ứng
(kJ/kg) [7] Tổng (kJ/kg)
Khoáng spinel tạo trong quá trình nung 76,2 -201 -153,16
Vậy nhiệt cần cho phản ứng hóa khi nung sản phẩm là: q = 444,3 kJ/kg
86 c) Nhiệt đốt sản phẩm tới nhiệt độ nung
Năng suất đầu vào lò đạt 1614,4 kg/h, với nhiệt dung riêng của phối liệu nung tại t1 là 0,755 kJ/kgK và tại t2 là 1,123 kJ/kgK Nhiệt độ bắt đầu nung là 313,15 K và nhiệt độ nung đạt 1488,15 K Cần lưu ý đến nhiệt tổn thất do vật liệu mang ra trong quá trình này.
L3: Năng suất đầu ra của sản phẩm,
L 3 =L mộc2 +L men2 = 12200,8+642,2843 (tấn/năm) 29 (kg/giờ)
Khối lượng mộc và men ra lò đạt tấn/năm, với nhiệt dung riêng của sản phẩm là 0,96 (kJ/kgK) và nhiệt độ sản phẩm ra là 373,15 K Ngoài ra, cần tính đến nhiệt tổn thất do xe goòng mang ra.
Nhiệt lượng mang theo khói lò được tính bằng công thức: \$Q_5 = v_x \cdot t_4 \cdot m_t \cdot c_t + m_g \cdot c_g = 1529269 \, (kJ/h)\$ Trong đó, tốc độ xe goòng \$v_x = 2,42 \, (xe/giờ)\$, nhiệt độ sản phẩm ra \$t_4 = 73,15 \, K\$, nhiệt dung riêng của thép làm khung xe \$c_t = 0,46 \, (kJ/kg.K)\$, và nhiệt dung riêng của gạch chịu lửa \$c_g = 1,05 \, (kJ/kg.K)\$ Khối lượng thép và gạch chịu lửa trên xe goòng lần lượt là \$m_t = 600 \, kg\$ và \$m_g = 1350 \, kg\$.
L: Lượng khí thải khói lò,
L=L k +L h ,75 (kg/kg) t k : nhiệt độ khói lò, t k = 423,15K ck: nhiệt dung riêng khói lò, ck = 1,18 (kJ/kgK)
G MKN : Lượng mất khi nung, G MKN =L 1 -L 3 ,4 (kg/h)
X: lượng nhiên liệu tiêu tốn, kg/h g) Nhiệt tổn thất qua tường lò
Coi như truyền nhiệt ổn định qua vách phẳng [19]
F: diện tích tường lò, m 2 q: mật độ dòng nhiệt q= t tr -t mt δ g
Nhiệt độ bên trong lò nung được xác định bằng công thức \$g + \delta g \cdot b + \delta b \cdot t + \delta t \cdot t_{tr}\$, trong đó \$t_{tr}\$ là nhiệt độ trung bình, và nhiệt độ ngoài vỏ lò nung được lấy là \$t_{mt} = 70^\circ C\$ Các ký hiệu \$\delta g\$, \$\delta b\$, và \$\delta t\$ đại diện cho chiều dày của lớp gạch chịu lửa, bông cách nhiệt và vỏ thép tương ứng.
g , b , t : hệ số dẫn nhiệt của gạch chịu lửa, bông gốm cách nhiệt và vỏ thép
Thay các giá trị vào ta được kết quả trong bảng 3.14
Bảng 3 14: Tổn thất nhiệt theo từng khu vực lò nung Khu vực F (m 2 ) t tr
3.4.5.2 Nhiệt lò nung nhận được
Nhiệt đốt cháy nhiên liệu
Nhiệt lý học không khí mang vào
Nhiệt lý học do nhiên liệu mang vào
Nhiệt lý học do mộc mang vào
Nhiệt lý học do xe mang vào a) Nhiệt đốt cháy nhiên liệu
X: lượng nhiên liệu tiêu tốn, kg/h
Q: nhiệt trị nhiên liệu, Q = 50250 (kJ/kg) b) Nhiệt lý học không khí mang vào
Q' 2 =XL ' c kk t kk B18,3X (kJ/h) Trong đó,
X: lượng nhiên liệu tiêu tốn kg/giờ
L’: lượng không khí thực tế, L’ = 19,38 (kg/kgNL) c kk : tỉ nhiệt của không khí ở tkk, c kk = 0,718 (kJ/kgK) [18] t kk : nhiệt độ không khí, t kk = 30 o C = 303,15 K c) Nhiệt do xe goòng mang vào
Công thức tính năng lượng Q' 3 được xác định bởi biểu thức: \[Q' 3 = v_x \cdot t_v \cdot c_t + m_g \cdot c_g\]Trong đó, tốc độ xe goòng (\$v_x\$) là 2,42 xe/h, nhiệt độ vào lò nung (\$t_v\$) là 313,15 K, nhiệt dung riêng của thép làm khung xe (\$c_t\$) là 0,46 kJ/kg.K, và nhiệt dung riêng của gạch chịu lửa (\$c_g\$) là 1,05 kJ/kg.K Khối lượng thép (\$m_t\$) là 600 kg và khối lượng gạch chịu lửa (\$m_g\$) là 1350 kg.
89 d) Nhiệt lý học do nhiên liệu mang vào
X: lượng nhiên liệu tiêu tốn, kg/giờ t n : nhiệt độ nhiên liệu, t n )8,15 K c n : nhiệt dung riêng của nhiên liệu, c n = 0,7c C 3 H 8 +0,3c C 4 H 10 =1,7 (kJ/kg)
C 3 H 8 =1,68 C 4 H 10 =1,73 [18] e) Nhiệt lý học do mộc mang vào
L1: năng suất đầu vào lò, L114,4 kg/h t v : nhiệt độ vào lò nung, t v 13,15 K c 1 : nhiệt dung riêng mộc, c 1 =0,755 kJ/kg.K
3.4.5.3 Cân bằng nhiệt cho lò nung
Nhiệt tiêu tốn = nhiệt nhận
Bố trí mặt bằng nhà máy
3.5.1 Khu vực kho bãi nguyên liệu
Thiết kế kho bãi chứa có khả năng lưu trữ nguyên liệu cho 30 ngày sản xuất,
Tiêu chuẩn kho chứa trong bảng 3 15:
Diện tích kho nguyên liệu được thể hiện trong bảng 3.16
Bảng 3 15: Khối lượng nguyên liệu trong kho chứa Nguyên liệu Quy cách đóng gói Khối lượng lưu trữ
Kg/m 2 Chiều cao xếp chồng (m) Đất sét Túi Jumbo 1000 Kg 4000 5
Tràng thạch Túi Jumbo 1000 Kg 4000 5 cao lanh Túi Jumbo 1000 Kg 4000 5
Na2SiO3 Bồn tank 1000 lít 2000 2
Sa mot Túi Jumbo 1000 Kg 2000 2,5
Mộc hỏng Túi Jumbo 1000 Kg 2000 2,5
Bảng 3 16: Diện tích kho chứa Nguyên liệu Khối lượng trong ngày(Kg)
Thời gian lưu trữ (ngày)
Diện tích tính toán (m 2 ) Diện tích chọn (m 2 ) Đất sét 13420 30 402600 100,65 150
Tổng 54119 - 1398663 354,56 537 Để đảm bảo thông thoáng an toàn chọn diện tích xây dựng bằng 1,5 lần diện tích tính toán tương đương 810 m 2
3.5.2 Xưởng gia công hồ đổ rót
Diện tích chiếm chỗ mỗi máy nghiền nguyên liệu xương là: 8,75 m
Diện tích cho 2 máy nghiền bi: 87 m 2
Diện tích cho bể mỗi khuấy ổn định: d = 4m
Diện tích cho 3 bể khuấy: 38 m 2
Lấy diện tích thực tế bằng 1,5 lần diện tích chiếm chổ bởi thiết bị để làm lối đi và các đường ống dẫn vậy diện tích tổng cộng là: 360 m 2 (1524 m)
Mỗi ngày khu vực tạo hình làm một mẻ
300×3030 (khuôn) Trong đó: mđ: khối lượng khô nguyên liệu qua giai đoạn tạo hình, tấn/năm m: khối lượng khô mỗi sản phẩm
Mỗi năm xưởng tạo hình hoạt động 300 ngày
Bố trí xưởng tạo hình gần khu vực gia công hồ đổ rót giúp thuận tiện cho việc thao tác đóng-tháo khuôn Mỗi khuôn được đặt cách nhau 100 mm, chia thành 17 hàng, mỗi hàng có 90 khuôn, với khoảng cách giữa các hàng là 1 m Diện tích chiếm chỗ của mỗi khuôn là 0,6 x 0,7 m.
Diện tích phân bố các khuôn tạo hình:
Thêm vào các lối đi ta chọn diện tích khu tạo hình là 2100m 2 (7030 m)
3.5.4 Xưởng gia công hồ men
Diện tích chiếm chỗ mỗi máy nghiền men là: 3,31,5 m
Diện tích cho 2 máy nghiền men: 10 m 2
Diện tích cho bể khuấy ổn định: 3,5 m 2
Diện tích cho các thiết bị trộn men và thùng vận chuyển men phun: 20 m 2
Lấy diện tích thực tế xưởng men 150 m 2 (1015 m)
3.5.5 Xưởng kiểm mộc phun men
Diện tích các cabin phun men: 1,52 m
Diện tích khu vực kiểm mộc: 50 m 2
Diện tích xưởng phun men: 105 m 2 (715 m)
Khả năng chứa của khu vực sấy môi trường là 2910 sản phẩm xếp trên 194 xe đẩy có kích thước rộng 0,7 m dài 3m
Khu vực sấy được chia thành hai phần, mỗi phần có khả năng chứa 100 xe Để đảm bảo thông thoáng, khoảng cách giữa các xe được chọn là 0,3 m, với việc bố trí xe thành 4 hàng, mỗi hàng có 15 xe xếp ngang hàng cách nhau 3 m Diện tích mỗi khu vực sấy môi trường là 500 m² (25 x 20 m).
Diện tích do buồng sấy là: 656,5 = 195 m 2
Vấy diện tích tổng cộng khu vực sấy: 300 m 2 (1520 m)
Diện tích lò nung tuynel:
Do chiều dài lò lớn (64 m), lò được thiết kế với đoạn cong để giảm chiều dài chiếm chỗ, tạo thành khu vực có kích thước 42 m x 11,5 m Bên cạnh đó, các khoảng trống được bố trí để di chuyển xe goòng và khu vực cho công nhân bốc xếp sản phẩm, tổng diện tích khu vực lò nung đạt 945 m² (15 x 63 m).
Bài viết mô tả các khu vực trong một cơ sở bao gồm xưởng đóng gói, kho sản phẩm, nhà hành chính, phòng kỹ thuật, khu vực trưng bày, nhà xe, nhà bảo vệ, khu xử lý nước thải, đường đi, công viên, nhà ăn và nhà vệ sinh, với diện tích được trình bày trong bảng 3.17.
Bảng 3 17: Tổng hợp diện tích các khu vực nhà máy
Khu vực Thông số (m) Số lượng Diện tích (m 2 )
Tổng diện tích các khu vực = 7514 m 2
Chọn mảnh đất có diện tích 16500 m 2 (110150m) và bố trí các khu vực của nhà máy như trong bản vẽ số 4