ĐỀ tài máy NGHIỀN BI và ỨNG DỤNG

Ngược lại ở cuối máy, vật liệu có kích thước nhỏ không cần chiều cao nâng bi đạnlớn, mà cần bề mặt làm việc của bi đạn lớn để mài xát vật liệu.. Ngăn 2: Bi cầu, đạn trụNgăn 3: Đạn trụHệ

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM

Phạm Ngọc Thanh Lan 2005100369Trần Thị Cẩm Hường 2005100176Phùng Thị Thảo Duy 2005100219Tăng Xuân Thành Toại 2005100415

TPHCM, 05/2012.

BẢNG PHÂN CÔNG

2 Phạm Ngọc Thanh Lan Tim tài liệu, sửa bài word

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 4

I/ ĐẠI CƯƠNG VỀ MÁY NGHIỀN BI 5

1/ Cấu tạo 5

2/ Nguyên lý hoạt động 5

3/ Phân loại 6

II/ SƠ ĐỒ CẤU TẠO CÁC LOẠI MÁY NGHIỀN BI 8

1/ Máy nghiền bi gián đoạn 8

2/ Máy nghiền bi liên tục 9

2.1/ Máy nghiền bi liên tục hình nón 9

2.2/ Máy nghiền bi liên tục nhiều ngăn 10

III/ CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT 14

IV/ TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN 15

1/ tốc độ tới hạn, tốc độ tối ưu 15

2/ Tính năng suất 17

3/ Tính công suất 18

TÀI LIỆU THAM KHẢO 22

LỜI MỞ ĐẦU

Bộ môn kĩ thuật thực phẩm I đề cập đến việc ứng dụng các định luật cơ bản của cơhọc lưu chất để thiết lập các phương pháp cơ học, nhằm tạo ra các thiết bị hữu dụng trongsản xuất công nghiệp

Một thiết bị lắp đặt trong dây chuyền sản xuất phải tạo ra sản phẩm đáp ứng được

cả về chất lượng và số lượng Mặt số lượng là năng suất và công suất thiết bị Còn mặtchất lượng sản phẩm căn cứ vào sự tiến bộ của kĩ thuật và công nghệ, thể hiện trongnguyên lý làm việc và cấu trúc của thiết bị

Để hiểu thêm về yêu cầu trên, trong đề tài này, chúng tôi xin trình bày một thiết bị

cơ học điển hình thường được sử dụng trong công nghệ sản xuất hóa chất và chế biếnthực phẩm, đó là “MÁY NGHIỀN BI”

Trong quá trình tìm hiểu và thực hiện đề tài, chúng tôi đã có nhiều cố gắng nhưngkhông khỏi những sai sót, rất mong nhận được những đóng góp chân thành từ thầy và cácbạn

Xin chân thành cảm ơn!

I/ ĐẠI CƯƠNG VỀ MÁY NGHIỀN BI.

Trong công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng máy nghiền bi đóng một vai trò rất quantrọng Nó được dùng phổ biến để nghiền thô, nghiền mịn và nghiền rất mịn các loạinguyên vật liệu

1/ Cấu tạo:

Máy nghiền bi gồm vỏ máy hình trụ hay hình nón bằng thép, bên trong có lót cáctấm lót bằng thép cứng đặc biệt và đổ bi đạn bằng thép hoặc bằng sứ, sỏi hay bằng cácvật liệu rắn khác Tùy theo từng loại máy có thể chia máy nghiền bi thành một hay nhiềungăn ( 2,3,4 ngăn)

H1: Sơ đồ cấu tạo chung của máy nghiền bi

bị chà xát giữa bi đạn và tấm lót, cũng như giũa bi đạn và bi đạn cho đến khi nhỏ ra

Nguyên tắc tác dụng lực: của máy nghiền bi là đập và mài

 Theo phương thức làm việc:

Máy nghiền bi gián đoạn

Máy nghiền bi liên tục tháo sản phẩm qua ngỗng trục

Máy nghiền bi liên tục tháo sản phẩm xung quanh thành máy

Máy nghiền bi làm việc theo chu trình kín

Máy nghiền bi làm việc theo chu trình hở

 Theo vật liệu chế tạo tấm lót và bi đạn:

Tấm lót và bi đạn bằng kim loại

Tấm lót và bi đạn bằng vật liệu phi kim loại: sỏi, sứ, đá rắn

H2: Máy nghiền bi hình trụ dài

H3: Máy nghiền hình trụ ngắn

H4: Máy nghiền trụ dài tháo liệu qua cửa.

II/ SƠ ĐỒ CẤU TẠO CÁC LOẠI MÁY NGHIỀN BI.

1/ Máy nghiền bi gián đoạn.

3

4 1

Nguyên tắc hoạt động: Máy làm việc theo phương pháp ướt, lượng nước cho vào máy

vừa đủ để tháo sản phẩm ra Máy không nên sử dụng để nghiền khô, vì quá trình tháo sản

phẩm khó khăn.

Ứng dụng: Thường được dùng trong công nghiệp gốm sứ Tùy theo yêu cầu của sản

phẩm mà tấm lót và bi đạn chế tạo bằng sứ, côranh đông, ziêc-côn hoặc bằng vật liệu cóthành phần gần giống vật liệu nghiền

Khuyết điểm: khuyết điểm lớn nhất của máy nghiền bi gián đoạn là tiêu tốn năng lượng

lớn Vì ở giai đoạn cuối còn 1 số hạt chưa đạt kích thước yêu cầu nhưng vẫn cứ phảinghiền

2/ Máy nghiền bi liên tục.

2.1/ Máy nghiền bi liên tục hình nón.

Cấu tạo:

H6: Sơ đồ cấu tạo máy nghiền bi liên tục hình nón

1 Đầu máy 2 Phần hình trụ giữa máy 3 Phần hình nón cuối máy

4 Phễu nạp liệu 5 Cổ trục rỗng nạp liệu 6 Cổ trục rỗng tháo liệu

Nguyên tắc hoạt động: Khi máy làm việc, bi lớn được phân bố tự nhiên vào phần hình

trụ ở đầu máy, còn bi đạn nhỏ tự động dồn về phần hình nón cuối máy Sự phân bố bi đạn

tự nhiên như vậy là do sự phân bố lực ly tâm quán tính theo chiều dài máy:

Trọng lượng bi đạn và bán kính máy càng lớn thì lực ly tâm quán tính càng lớn Sự phânloại tự nhiên bi đạn lại tương ứng với sự phân loại kích thước bi đạn lớn và độ nâng biđạn cao để đập nhỏ Năng lượng đập ở đầu máy lớn hơn 20 lần năng lượng đập ở cuốimáy Ngược lại ở cuối máy, vật liệu có kích thước nhỏ không cần chiều cao nâng bi đạnlớn, mà cần bề mặt làm việc của bi đạn lớn để mài xát vật liệu Vì vậy, ở cuối máy bề mặtlàm việc của bi đạn tăng gấp 4 lần so với ở đầu máy

Do cấu tạo của máy, vận tốc dài của bi đạn theo chiều dài máy giảm dần, nghĩa là động

năng của bi đạn cũng giảm dần (E = ), lực đập giảm Tương ứng với kích thướccủa vật liệu cũng nhỏ dần Nhờ thế mà năng lượng nghiền tiêu tốn cũng giảm

Ứng dụng: thường được dùng để nghiền khô hoặc nghiền ướt các vật liệu gầy trong côngnghiệp, vật liệu xây dựng như: cao lanh, cát, tràng thạch…

2.2/ Máy nghiền bi liên tục nhiều ngăn.

Cấu tạo:

Ngăn 2: Bi cầu, đạn trụNgăn 3: Đạn trụ

Hệ số đổ đầy bi đạn

Phân vùng kích thước bi đạn

Trong ngăn đầu, vật liệu có kích thước lớn, lực tác dụng vào vật liệu chủ yếu làlực đập của bi hình cầu có kích thước lớn Trong ngăn 2 vật liệu tiếp tục được đập nhỏbởi lực đập của bi kết hợp với lực ma sát mài mòn của bi đạn có kích thước nhỏ hơn Cácngăn sau lực tác dụng chủ yếu là lực ma sát mài mòn giữa vật liệu – bi, đạn - đạn, vật liệu

- đạn - tấm lót, cho đến nhỏ mịn theo kích thước sản phẩm yêu cầu

Phân loại: Máy nghiền bi liên tục nhiều ngăn có thể làm việc theo chu trình kín và chu

trình hở

Nguyên tắc làm việc:

 Đối với máy nghiền bi làm việc thoe chu trình hở: mô hình như hình 7

Vật liệu được nạp vào phễu nạp liệu (7), nhờ vít xoắn (6) lắp trong ngỗng trục (3) chuyểnvật liệu vào nghiền Vật liệu tiếp tục qua các ngăn dưới tác dụng của lực đập và lực màixát được nghiền đập đến độ mịn yêu cầu và được tháo ra ngoài qua ngỗng trục (4) bằngvít xoắn (6) vào ngăn tháo liệu (8) ra ngoài

 Đối với máy nghiền bi làm việc theo chu trình kín:

H8: Hệ thống nghiền bi theo chu trình kín.

1: Phễu nạp liệu 2 Ngỗng trục 3 Máy nghiền bi 4 Ghi tháo

5 Phễu tháo 6 Gầu 7 Thiết bị phân ly không khí 8 Đầu nạp liệu

Theo sơ đồ vật liệu được nạp vào phễu nạp liệu (1), qua vít xoắn lắp trong ngỗngtrục (2) vào máy nghiền bi (3) Vật liệu qua các ngăn I và II được nghiền mịn đi qua ghitháo (4) (tháo liệu xung quanh thành máy) xuống phễu tháo (5) Nhờ gầu nâng (6) vậtliệu đã nghiền mịn được chuyển lên thiết bị phân ly không khí (7) (thiết bị phân ly khôngkhí loại kín) Qua thiết bị phân ly không khí những hạt mịn được tháo xuống thiết bị vậnchuyển vít đưa đi sử dụng, còn các hạt vật liệu rơi xuống vít vận chuyển đi đến đầu nạpliệu (8), qua ngỗng trục đi vào ngăn III của máy nghiền được nghiền mịn trở lại Quátrình cứ tiếp diễn như thế theo một chu trình kín

Mặt khác, để khử bụi, làm nguội bi đạn, cũng như làm giảm hàm ẩm của vật liệu nghiềnnhằm tăng hiệu suất đập nghiền tốt hơn, máy nghiền cần được thông khí

Nhờ quạt hút (9) không khí mang theo bụi và hơi ẩm đi vào cyclon (10) tiếp tục qua lọcbụi điện (11), hầu hết bụi được khử thu hồi trở lại., còn không khí sạch qua quạt (9) vàoống khói thải ra ngoài

Ứng dụng: Để tăng năng suất đập nghiền, cũng như tăng độ mịn, người ta sử dụng máy

nghiền bi liên tục nhiều ngăn trong công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng đặc biệt trongcông nghiệp xi măng Máy nghiền bi nhiều ngăn có kích thước lớn, đường kính D =

m, chiều dài L =

Nhờ việc phân quá trình nghiền ra thành nhiều giai đoạn bằng các ngăn, nên kíchthước bi đạn tương ứng với kích thước vật liệu trong từng ngăn Điều đó dẫn đến việctiêu tốn năng lượng nghiền đập ít hơn so với các máy nghiền khác, cũng như biện phápđập nghiền tốt hơn

III/ CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT.

Năng suất, T/24h

Công suất, HP12,5 còn

3,6x1,8 55000 16 1800 1400 1000 700÷880

IV/ TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÁY NGHIỀN BI.

1 Tốc độ tới hạn, tốc độ tối ưu.

Máy nghiền bi làm việc chủ yếu là sử dụng động năng của bi đạn để đập nghiền vậtliệu Do đó, cần nghiên cứu phương thức làm việc của máy nghiền bi để đạt năng suấtcao nhất Nhận xét:

- Nếu máy quay chậm, bi đạn sẽ được nâng lên theo thành máy đến một độ cao nào đórồi trượt xuống Khi đó vật liệu chỉ bị mài xiết giữa bi đạn - bi đạn hoặc giữa bi - đạn -tấm lót, như thế hiệu quả đập nghiền sẽ kém

- Nếu máy quay nhanh, do lực ly tâm bi đạn sẽ được nâng lên đến một góc nào đó rồirơi xuống dưới tác dụng của trọng lực Lúc này vật liệu không chỉ bị mài xiết mà cònchịu tác dụng của lực đập, lực đập này rất quan trọng đối với phương thức làm việc củamáy nghiền bi

- Nếu tốc độ rơi của bi đạn càng nhanh, động năng của bi đạn càng lớn, nghĩa là lựcđập nghiền vật liệu càng lớn Do đó năng suất máy càng cao

- Nếu máy quay quá nhanh, lúc này lực ly tâm quán tính sẽ thắng trọng lực, bi đạn sẽdính vào thành máy, chuyển động theo thành máy mà không rơi xuống Như vậy, hiệuquả đập nghiền sẽ kém

Tốc độ tới hạn của bi:

Để tính toán được đơn giản ta quy ước:

- Tính cho 1viên bi, sau đó suy ra tập hợp bi đạn

- Xem kích thước bi đạn không đáng kể so với kích thước máy

- Thành máy bên trong tròn, nhẵn

Khi máy quay nhờ lực ly tâm bi đạn được nâng lên cao đến điểm K nào đó bi đạn chịu

tác dụng của 2 lực:

Trong đó: m - khối lượng bi đạn [ Kg]

G - trọng lượng bi đạn [Kgf]

v - vận tốc dài của máy [ m/sec]

g - gia tốc trọng trường [m/sec2]

R - khoảng cách từ tâm máy đến tâm bi, lấy R=D/2 [m]

- Trọng lượng G của bi đạn được phân thành 2 thành phần lực hướng tâm và tiếp tuyến:

Khi máy quay đến một tốc độ nào đó, bi sẽ rơi ra khỏi thành máy Tốc độ tại thời điểm

đó gọi là tốc độ tới hạn Khi đó lực ly tâm P sẽ bằng lực hướng tâm

Nghĩa là:

Mặt khác:

Lực hướng tâm đạt đến cực đại khi = 0 (cos = 1), khi đó tốc độ tới hạn của máynghiền bi là:

Hay [v/ph]

Tốc độ tối ưu:

Tốc độ tối ưu là số vòng quay nào đó để cho bi đạn có chiều cao rơi là lớn nhất

Vấn đề là thiết lập hàm số H = f( ) Sự biến thiên của chiều cao rơi của bi đạn H phụ

thuộc vào góc rơi , chiều cao rơi H cực đại khi đạo hàm của nó bằng không

Nghĩa là , qua tính toán xác định được

Thay vào công thức ta có:

2 Năng suất.

Năng suất máy nghiền bi phụ thuộc rất nhiều yếu tố như: kích thước và kết cấu củamáy nghiền bi, sơ đồ nghiền, phương pháp nạp liệu, trọng lượng bi đạn và vật liệu nạpvào máy Ngoài ra còn phụ thuộc vào độ ẩm, độ rắn của vật liệu, kích thước vật liệu vào

và ra khỏi máy

Nói chung năng suất của máy nghiền bi phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố phức tạp, nênthường chỉ tính được theo công thức thực nghiệm:

x - Lượng vật liệu còn lại trên sàng N:009 [%]

- Giới hạn bền chịu nén của vật liệu [kg/ ]

Công tiêu hao năng lượng để nâng bi đạn:

Công cần thiết để nâng bi đạn lên chiều cao h sau 1 chu kỳ:

Trong đó: G: trọng lượng viên đạn [kg]

h: chiều cao nâng trung bình của toàn khối bi đạn [m]

Theo thực nghiệm h= 1,13R R- bán kính trong của máy nghiền bi [m]

Công tiêu hao để tạo cho bi đạn có động năng:

Trong đó: m- khối lượng của bi đạn [kg /m]

- tốc đọ dài trung bình của bi đạn [m/sec]

- bán kính trung bình [m]

G – trọng lượng bi đạn [kg]

g- gia tốc trọng trường [m/ ]

n- số vòng quay cảu máy [v/ph]

máy làm việc tốt nhất khi

Công suất tiêu hao để khắc phục các sức cản khác được đặc trưng bằng các hệ số

: hệ số tác dụng hữu ích của máy, phụ thuộc vào cấu tạo và sự chuyển động của máy,

thường

: hệ số nâng cao công suất của động cơ,chú ý đến momen mở máy, thường

Công suất của động cơ:

 Công thức 2:

Trong đó: N: công suất máy nghiền, [kW]

G: khối lượng vật liệu và bi trong thùng quay, [kg]

D: đường kính thùng quay, [m]

C: hệ số thực nghiệm tra bảng sau

Loại bi Hệ số chứa đầy

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Giaó trình máy và thiết bị chế biến lương thực – Tôn Thất Minh- NXB Bách khoa Hà

Nội

[2] Giáo trình kỹ thuật thực phẩm 1 – Phan Huy Trình, Nguyễn Như Quang