1

MỤC LỤC

I.TRÍCH YẾU...............................................................................................................................................2

I.1.Mục đích thí nghiệm.................................................................................................................2I.2.Phương pháp thí nghiệm..............................................................................................................2

I.3.Kết quả thí nghiệm......................................................................................................................2

II.Nhận xét kết quả TN..............................................................................................................................3

II.1Lý thuyết thí nghiệm................................................................................................................3

II.1.1Nghiền:.......................................................................................................................3

II.1.2Rây..............................................................................................................................5

II.1.3.Trộn...........................................................................................................................7

II.2.Thiết bị thí nghiệm..................................................................................................................9

II.2.1.Máy nghiền: ............................................................................................................9II.2.2.Máy rây......................................................................................................................9

II.2.3.Máy trộn.....................................................................................................................9

II.2.4.Cân.............................................................................................................................9

II.3.Phương pháp thí nghiệm.......................................................................................................9

II.3.1.Thí nghiệm nghiền..................................................................................................9II.3.2.Thí nghiệm rây.........................................................................................................10

II.3.3.Thí nghiệm trộn........................................................................................................10

III.Kết quả thí nghiệm.............................................................................................................................11

III.1.Thí nghiệm nghiền...............................................................................................................11

III.2.Thí nghiệm rây.....................................................................................................................12

III.3Thí nghiệm trộn.....................................................................................................................16

IV.Bàn luận...............................................................................................................................................19

V.Phụ lục....................................................................................................................................................22VI.Tài liệu tham khảo................................................................................................................................22

I.Trích y ế u

I.1.Mục đích thí nghiệm- Nghiền một loại vật liệu, dựa vào kết quả rây xác định sự phân phối kích thước vật liệu

sau khi nghiền, công suất tiêu thụ và hiệu suất của máy nghiền.

2

- Rây vật liệu sau khi nghiền, xác định hiệu suất rây, xây dựng giản đồ phân phối và tích lũy 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 đồ thị chỉ số trộn theo thời gian để xác định chỉ số trộn thích hợp.

I.2.Phương pháp thí nghiệm- Nghiền: cho vật liệu vào máy nghiền để xác định thời gian nghiền và cường độ dòng

điện lúc có tải cực đại.- Rây: Xác định hiệu suất rây của rây có kích thước 0,425mm: rây vật liệu 5 lần và cân lượng vật liệu lọt qua rây trong mỗi lần đó. Xác định sự phân phối kích thước vật liệu: rây vật liệu qua nhiều rây và cân lượng vật liệu tích lũy ở mỗi rây.- Trộn: trộn vai loại vật liệu. Dừng máy tại 6 thời điểm khác nhau và lấy 8 mẫu tại mỗi

thời điểm. Đếm số hạt.

I.3.Kết quả thí nghiệmThí nghiệm nghiền:

Khối lượng (g) Thời gian nghiền (s)Cường độ dòng điện (A)

Không tải Có tải

200 32,35 4 5.4

Thí nghiệm rây: Xác định hiệu suất rây: khối lượng đem rây M = 90g.

Lần rây Thời gian (phút) Khối lượng qua rây (g)

1 5 56

2 5 1.8

3 5 1.6

4 5 0.4

5 5 0.2

Kết quả phân tích rây: khối lượng đem rây M = 90g

Kích thước rây (mm) Khối lượng trên rây (g)

0.425 28.5

0.315 13.3

0.18 24.9

3

0.1 9.8

Thí nghiệm trộn:

Mẫu5" 15" 30" 60" 120" 300"

X N X N X N X N X N X N

1 188 130 97 42 84 52 105 79 117 108 72 56

2 139 190 78 52 70 35 76 76 125 112 83 65

3 126 170 128 117 84 49 54 19 102 99 88 69

4 139 223 116 112 50 43 105 82 36 39 82 89

5 78 58 41 39 109 69 79 65 95 79 93 90

6 119 216 112 88 50 93 49 12 78 45 73 103

7 155 107 114 130 116 78 92 49 53 49 62 60

8 121 105 119 68 82 42 89 42 105 123 96 56

II.Nh ậ n xét k ế t qu ả TN

II.1Lý thuyết thí nghiệm

II.1.1Nghiền:

Khái niệm:Quá trình đập nghiền vật liệu là quá trình trong đó vật liệu rắn được cắt hay làm vỡ ra thành

những hạt nhỏ hơn.

Các thuyết về nghiền:a) Thuyết bề mặt của P. R. Rittinger :

Công dùng cho quá trình nghiền tỉ lệ thuận với diện tích bề mặt mới tạo thành của sản phẩm nghiền:

1p2pr D

1D1

KETrong đó:

E – công dùng cho quá trình nghiền: E = TP

P – công suất tiêu thụ, kW T – năng suất, tấn/h

4

Kr – hằng số Rittinger Dp1 – kích thước ban đầu của vật liệu, mm Dp2 – kích thước của sản phẩm, mm

Thuyết này thích hợp nhất cho nghiền mịn, đặc biệt là máy nghiền bi.b) Thuyết thể tích của Kick :

Công cần thiết để nghiền một lượng vật liệu cho trước là không đổi ứng với cùng một mức độ nghiền, bất chấp kích thước ban đầu của vật liệu.

ilgKE kTrong đó i là mức độ nghiền và Kk là hằng số Kick.

Năng lượng chi phí cho quá trình nghiền tỉ lệ nghịch với sự giảm thể tích của bề mặt vật liệu.

2p

1pk D

DlgKE

Thuyết này dùng trong trường hợp đập nghiền thô và nghiền mịn bằng va đập.c) Định luật Bond :

Công cần thiết để tạo nên hạt có đường kính D từ cục vật liệu ban đầu rất lớn tỉ lệ với căn

bậc hai tỉ số diện tích bề mặt – thể tích của sản phẩm, S/V = D6

. Như vậy:

D

KE b

Năng lượng chi phí cho quá trình nghiền để nghiền vật liệu có kích thước ban đầu Dp1

thành sản phẩm có kích thước Dp2 là:

Nếu nghiền khô thì E được nhân với 34

.

Trong đó: Wi – chỉ số công, kW.h/tấn vật liệu nghiềnChỉ số công Wi được định nghĩa là lượng năng lượng cần thiết để nghiền vật liệu có kích

thước ban đầu rất lớn đến sản phẩm có 80% lọt qua rây 100 micron.Chỉ số công phụ thuộc vào loại máy nghiền (các máy khác nhau nhưng cùng loại có W i xấp

xỉ nhau) và vật liệu nghiền (các vật liệu khác nhau có Wi khác nhau).Định luật này dùng cho nghiền trung bình và mịn.

Công suất nghiền:Trong bài thí nghiệm này ta áp dụng định luật Bond (trong trường hợp nghiền khô) để tính

công suất nghiền:

TD

1

D

1W19

34

P1p2p

i

Hiệu suất nghiền:Công suất tiêu thụ cho động cơ của máy nghiền: P’ = U.I.cosTrong đó: U – điện thế, V I – cường độ dòng điện, A

5

cos - hệ số công suấtHiệu suất của máy nghiền:

%100'P

PH

II.1.2Rây

Định nghĩaRây là quá trình phân loại hỗn hợp vật liệu rời thành những phân đoạn hạt có kích thước khác

nhau nhờ vào các tấm rây và tác dụng của lực cơ học.

Mục đíchPhân loại hạt rời thành những phân đoạn hạt có khoảng kích thước theo yêu cầu.Nguyên tắc của phương pháp rây là cho vật liệu đi qua hệ rây có kích thước lỗ xác định. Các

hạt có kích thước nhỏ hơn lỗ rây sẽ lọt qua rây, các hạt có kích thước lớn hơn sẽ bị giữ lại trên bề mặt rây.

Để xác định phân bố kích thước hạt, ta sử dụng các tấm rây xếp song song và chồng lên nhau. Mặt rây có kích thước lỗ lớn đặt lên trên, kích thước lỗ nhỏ đặt dưới. Cho hỗn hợp vật liệu chuyển động từ trên xuống, cân khối lượng vật liệu trên mỗi rây, ta sẽ xác định được phân bố kích thước trong khối hạt

d1 > d2 > d3

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

Phương trình vi phân:bp

p

KDdD

d

Trong đó: - khối lượng tích lũy trên kích thước Dp, g Dp – kích thước rây, mm K, b – hai hằng số biểu thị đặc tính phân phối của khối hạt

Lấy tích phân từ = 1 đến = 2, tương ứng với Dp = Dp1 và Dp = Dp2 ta có:

2 - 1 = )DD(1b

K 1b2p

1b1p

Tổng quát ta xét giữa rây thứ n và rây thứ (n – 1) và giả sử sử dụng rây tiêu chuẩn có

pn

1pn

D

Dr = hằng số.

n = n - n-1 = 1bpn

1bpn

1b

D'KD1b

)1r.(K

Với: K’ = 1b

)1r.(K 1b

Hoặc: Logn = (b + 1)LogDpn + LogK’

d1

d2

d3

6

LogK’ và (b + 1) được xác định bằng cách vẽ n theo Dpn trên đồ thị Log – Log . Từ đó suy ra K và b.

Hiệu suất rây:

100FaJ

E Trong đó: 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 F.a 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 – J1) và rây lại xác định được J2, tiếp tục lấy vật liệu trên rây F – (J1 + J2) và rây lại lần nữa.

- Tổng số J1 + J2 + J3 + … sẽ tiệm cận đến F.a- Hiệu suất rây là 100% nếu J1 = F.a

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất rây :

Độ ẩm của vật liệu rây:

Độ ẩm của vật liệu rây ảnh hưởng lớn đến quá trình rây. Khi các vật liệu chuyển động trên bề mặt rây, các hạt vật liệu sẽ va chạm vào nhau, do đó nếu chúng có độ ẩm cao chúng sẽ dễ dính vào nhau làm tăng kích thước hạt và sẽ không lọt được qua rây. Mặt khác, vật liệu ẩm dễ kết dính vào lỗ lưới, gây bít lỗ lưới rây. Độ ẩm lý tưởng của vật liệu để hiệu suất rây đạt cao nhất là 5%.

Bề dày lớp vật liệu trên bề mặt rây:

Chiều dày lớp vật liệu trên bề mặt rây cũng ảnh hưởng đến hiệu suất rây. Nếu lớp vật liệu quá dày thì lớp vật liệu nằm ở trên bề mặt sẽ khó đi xuống phía dưới để tiếp xúc với bề mặt lưới rây và lọt qua rây. Có thể chọn chiều dày lớp vật liệu trên rây phụ thuộc vào kích thước vật liệu.

- Khi d < 5mm thì bề dày lớp vật liệu h = (10 15)d.- Khi d = (5 50)mm thì h = (5 10)d.- Khi d > 50mm thì h = (3 5)d.

Kích thước của vật liệu trên rây:

Khi vật liệu chuyển động trên bề mặt lưới rây, sẽ có một số hạt vật liệu nằm lọt trong lỗ lưới rây. Để chúng không bít lỗ rây và chuyển động ra ngoài thì cần phải tác dụng vào hạt vật liệu một lực nào đó có giá trị thích hợp.

Giả thiết hạt vật liệu hình cầu, có đường kính là 2r nằm trên lỗ lưới có kích thước là 2R và góc bít kín là . Để cho hạt vật liệu bật ra khỏi lỗ ta có điều kiện:

a g. tgTrong đó: a – gia tốc của rây, m/s2

g – gia tốc trọng trường, m/s2

phụ thuộc vào tỉ số hai bán kính:

sin

1Rr

Mặt rây:

Mặt rây phải phẳng thì hiệu suất rây mới cao.

7

Hình dáng lỗ rây:

Hình tròn hoặc hình oval thì hiệu suất cao nhất còn các hình dạng khác thì hiệu suất thấp.

II.1.3.Trộn

Định nghĩaTrộn là quá trình tạo một hỗn hợp đồng nhất từ các thành phần khác nhau dưới tác dụng của

lực cơ học.

Các tính chất của vật liệu ảnh hưởng đến quá trình trộn:- Sự phân phối cỡ hạt - Khối lượng riêng xốp- Khối lượng riêng của vật liệu- Hình dạng hạt- Đặc trưng bề mặt- Đặc trưng lưu chuyển- Tính dễ vỡ- Tính kết dính- Độ ẩm của vật liệu- Khối lượng riêng- Nhiệt độ giới hạn của vật liệuTrước khi chọn lựa một máy trộn cần xem xét kỹ các tính chất trên của vật liệu đem trộn.

Các quá trình xảy ra trong máy trộnKhi trộn vật liệu hạt, các hạt chịu tác dụng của những lực cơ học có hướng khác nhau và dẫn

tới chuyển động của các hạt trong thể tích khối hạt. Quá trình chuyển động của các hạt phụ thuộc vào cấu tạo máy trộn, phương pháp tiến hành quá trình trộn. Trong máy trộn có năm quá trình cơ bản xảy ra:

- Tạo ra các lớp trượt với nhau theo các mặt phẳng trộn cắt.- Chuyển dịch một nhóm hạt từ vị trí này đến vị trí khác - trộn đối lưu.- Thay đổi vị trí từng hạt riêng rẽ – trộn khuếch tán.- Phân tán từng phân tử do va đập vào thành thiết bị – trộn va đập.- Biến dạng và nghiền nhỏ từng bộ phận - trộn nghiền.Những cơ chế trộn trên xảy ra riêng rẽ hay đồng thời với những mức độ khác nhau tùy thuộc

vào loại máy trộn và vật liệu trộn.

Đánh giá mức độ đồng đều của hỗn hợp trộn:Khi trộn một khối lượng a chất A với khối lượng b chất B để tạo thành hỗn hợp đồng nhất

AB thì thành phần của chất A và B trong hỗn hợp đó là:

baa

CA và

bab

CB

Trong hỗn hợp lý tưởng, CA và CB sẽ như nhau ở mỗi phần thể tích. Hỗn hợp lý tưởng này chỉ đạt được khi thời gian trộn tiến tới vô cùng và không có các yếu tố chống lại quá trình trộn.

Trong thực tế thời gian trộn bị giới hạn, do đó trong hỗn hợp thực các thành phần C A và CB ở các phần thể tích khác nhau của hỗn hợp sẽ khác nhau. Nếu sự khác nhau này càng ít thì hỗn hợp càng gần với hỗn hợp lý tưởng.

Để đánh giá mức độ đồng đều của hỗn hợp thực ta có thể sử dụng 2 đại lượng sau:

8

a) Độ sai lệch bình phương trung bình :Nếu trong phần thể tích Vi của hỗn hợp thực có thành phần chất A là C iA và của chất B là CiB,

lúc đó “độ sai lệch bình phương trung bình” của hỗn hợp thực sẽ là:

1N

)CC(s

N

1i

2iAA

A

1N

)CC(s

N

1i

2iBB

B

Với N – số thể tích mẫu Vi

Như vậy sA và sB càng nhỏ thì mức độ đồng đều của hỗn hợp càng cao (càng gần với hỗn hợp lý tưởng). Gía trị của sA và sB phụ thuộc cơ bản vào thời gian . Quan hệ đó được biểu diễn như sau:

b) Chỉ số trộn :

Is =se

Với e : độ lệch chuẩn lý thuyết

nCC BA

e

N

1i

2iAA

BAs

)CC(.n

)1N(CCI

Với n : số hạt trong một thể tích mẫu hỗn hợp.Như vậy IS càng lớn thì mức độ đồng đều của hỗn hợp trộn càng cao

II.2.Thiết bị thí nghiệm

II.2.1.Máy nghiền: Máy nghiền sử dụng trong bài là máy nghiền búa nhập liệu chiều trục

a) Cấu tạo :Máy nghiền búa gồm một vít tải nhập liệu và các búa đúc bằng kim loại gắn trên một trục

quay nhanh sử dụng động cơ điện.b) Nguyên tắc hoạt động :

Vật liệu trong máy nghiền búa được nghiền nhỏ do sự va đập của búa vào vật liệu và chà xát vật liệu giữa búa và thành máy. Các hạt vật liệu sau khi nghiền có kích thước nhỏ hơn lỗ lưới phân loại sẽ đi ra ngoài, các hạt có kích thước lớn hơn lỗ lưới phân loại sẽ được tiếp tục nghiền.

II.2.2.Máy rây:a) Cấu tạo :

Gồm có 4 lưới rây: 0.425mm, 0.315mm, 0.18mm, 0.1mm, một cơ cấu rung và bộ phận hẹn giờ đế chỉnh thời gian rây.

c) Nguyên tắc hoạt động :

9

Sự rung động được tạo thành nhờ đối trọng quay. Các đĩa có đối trọng được gắn lên trục dẫn động của máy. Khi trục quay thì các đĩa này gây nên lực quán tính làm cho thùng sàng chuyển động theo các hướng khác nhau làm các hạt lọt qua lỗ rây

II.2.3.Máy trộn:a) Cấu tạo :

Máy trộn là một thùng hình trụ được truyền động quay qua các con lăn gắn trên các trục đỡ của thùng

Trên thân thùng quay có cửa tháo nhập liệu.b) Nguyên tắc hoạt động :

Khi thùng quay, dưới tác dụng của lực ly tâm, vật liệu trong thùng sẽ được nâng lên và rơi xuống tạo sự đảo trộn trong khối vật liệu.

II.2.4.Cân:Gồm 2 loại cân : 500g (với độ chính xác là 0.1g) và 1kg (với độ chính xác là 5g)

II.3.Phương pháp thí nghiệm

II.3.1.Thí nghiệm nghiền:- Cân 200g mẫu vật liệu gạo đem nghiền.- Bật công tắc máy nghiền cho chạy không tải đo cường độ dòng điện lúc không tải.- Cho gạo vào máy, bật công tắc vít tải nhập liệu, bấm thì kế đo cường độ dòng điện có

tải cực đại. Khi cường độ dòng điện trở lại giá trị không tải bấm thì kế để xác định thời gian nghiền.

- Tháo sản phẩm ra khỏi máy nghiền.

II.3.2.Thí nghiệm rây:* Thí nghiệm xác định hiệu suất rây:- Lấy 90g sản phẩm sau khi nghiền đem rây để xác định hiệu suất rây có kích thước

0.425mm.- Rây 5 lần, mỗi lần 5 phút, cân lượng vật liệu lọt qua rây.* Thí nghiệm xác định sự phân bố kích thước vật liệu sau khi nghiền:- Lấy 90g sản phẩm còn lại đem rây 20 phút, cân lượng vật liệu tích lũy ở mỗi rây.

II.3.3.Thí nghiệm trộn:- Cân 1,5 kg đậu xanh và 2kg đậu nành.- Cho vật liệu vào máy trộn, khởi động máy trộn, bấm thì kế xác định thời gian trộn.- Dừng máy tại mỗi thời điểm 5" , 15", 30", 60", 120", 300" và lấy mẫu.- Lấy mẫu (8 mẫu) tại các điểm theo sơ đồ, đếm số hạt đậu xanh và hạt đậu nành có trong

mỗi mẫu.Sơ đồ lấy mẫu :

1 2 34 5

6 7 8

10

III.K ế t qu ả thí nghi ệ m

III.1.Thí nghiệm nghiền

56

56.5

57

57.5

58

58.5

59

59.5

60

5 10 15 20 25T (phút)

Tổn

g E

Ji (

g)

Đồ thị 1: Đồ thị t-Ji (phút) 0 5 10 15 20 25

Ji 0 56 57.8 59.4 59.8 60Dựa vào giản đồ 1 Đường cong tiệm cận đến đường thẳng Ji = 61Nên: F.a = 61Tính hiệu suất rây:

= 91.8%

11

III.2.Thí nghiệm rây

Đồ thị 2: Đồ thị log(Δφ) - log(Dpn)

y = 0.4976x - 0.387

-1.1

-1

-0.9

-0.8

-0.7

-0.6

-0.5

-0.4

-0.3

-1.1 -1 -0.9 -0.8 -0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3

log(Dpn)

log(

Δφ

)

12

Dpn (mm) Δφ φ log(Dpn) log(Δφ)0.425 0.3167 0.3167 -0.3716 -0.4994

0.315 0.1478 0.4644 -0.5017 -0.8304

0.18 0.2767 0.7411 -0.7447 -0.5580

0.1 0.1089 0.8500 -1 -0.9630

Hộp 0.1500 1.0000 -0.8239

Phương trình xác định được theo phương pháp bình phương cực tiểu:

y = 0.4976x – 0.387Đồng nhất hệ số với phương trình

logn = (b+1)logDpn + logK’Ta được b + 1 = 0.4976 và log K’ = -0.387

=> b = -0.5024 ; K’ = 10-0.387

r = Dpn-1/Dpn Do các rây trong thí nghiệm có r không bằng nhau nên ta lấy giá trị trung bình

r = (0.425/0.315+0.315/0.18+0.18/0.1)/3 =1.6331Giá trị K được tính từ giá trị K’ theo công thức sau :

K = K’ = = 0.7384

Giản đồ phân phối tích lũy của sự phân phối kích thước của vật liệu trên rây:

Phương trình vi phân: bp

p

KDdD

d

; : phần khối lượng tích lũy trên kích thước Dp

pbpdDDKd

= Dpb+1 + C = Dp

b+1 + C = -1.4839 Dp0.4976 + C

Khi Dp = 0 thì = 1 C’ = 1

= -1.4839 Dp0.4976 + 1 Dp =

13

Đồ thị 3: Phân tích rây tích lũy

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.3000 0.5000 0.7000 0.9000

φ

Dpn

(mm

)

thực nghiệm

lý thuyết

Kết quả thí nghiệm:Dpn (mm) 0.425 0.315 0.18 0.1 0φ 0.3176 0.4644 0.7411 0.85 1

Phương trình lý thuyết

Dp =

Ta thấy có sự sai lệch lớn giữa kết quả thí nghiệm và kết quả tính. Sai lệch này là do trong thí nghiệm ta dùng hệ rây không chuẩn, có r khác nhau. Nhưng khi đơn giản phép tính ta đã giả thuyểt r không đổi

Tính năng lượng nghiền

Theo định luật Bond:

P = 34

19Wi ( 2pD

1 -

1pD

1 )T (KW)

Dp1 – Kích thước vật liệu trước khi nghiền = đường kính tương đương của hạt gạo- Đường kính tương đương của hạt gạo là đường kính của hạt hình cầu có cùng tỉ số V/S.

14

- Đối với hạt hình cầu: 6

D

D

D)6/(SV tñ

2tñ

3tñ

- Kích thước trung bình của hạt gạo: Dài: L = 6mm Đường kính: D = 1.5mm

- Coi hạt gạo là hình trụ D2L4

DLD)2/(DL

LD)4/(SV

2

2

Nên: 5.16265.13

DL2DL3

DD2L4

DL6

Dtñ

tñ

= 2 (mm)

Vậy: Dp1 = Dtđ = 2 (mm)Dp2 là kích thước của hạt vật liệu sau khi nghiền sao cho có 80% khối lượng lọt qua rây Phần khối lượng tích lũy = 20% = 0.2

Dp2 = 0.2889 (mm)

Wi – chỉ số công. Theo tài liệu, Wi = 13KW.h/tấn.T – năng suất nghiền, tấn/phút

T = tM M – khối lượng vật liệu đem nghiền, tấn

t – thời gian nghiền, phút

T = = 0.000371(tấn/phút)

P = 34

1913 ( - ) x 0.000371= 0.1410 (KW)

Tính hiệu suất máy nghiền:

Công suất tiêu thụ cho động cơ của máy nghiền: P’ = U.I.cosTrong đó: U – điện thế, V I – cường độ dòng điện lúc có tải cực đại, A cos - hệ số công suấtNên: P’ = 220 x 5.4 x 0.8 = 950.4 (W) = 0.9504 (KW)Vậy hiệu suất của máy nghiền:

H = x 100% = x 100% = 14.83%

15

III.3.Thí nghiệm trộn

t = 5sMẫu N X CiN (CiA – CA)2 (CiA – CA)2 n Is

1 188 130 0.5911 0.0264

0.0929 2264 0.0902

2 139 190 0.4224 3.695E-05

3 126 170 0.4257 8.385E-06

4 139 223 0.3840 0.0020

5 78 58 0.5735 0.0210

6 119 216 0.3552 0.0054

7 155 107 0.5916 0.0266

8 121 105 0.5354 0.0114

t = 15s

Mẫu N X CiN (CiA – CA)2 (CiA – CA)2 n Is

197 42 0.6978 0.0725

0.1861 14530.0796

278 52 0.6000 0.0294

3128 117 0.5224 0.0088

4116 112 0.5088 0.0064

541 39 0.5125 0.0070

6112 88 0.5600 0.0172

7114 130 0.4672 0.0014

8119 68 0.6364 0.0432

t = 30s

Mẫu N X CiN (CiA – CA)2 (CiA – CA)2 n Is

184 52 0.6176 0.0358

0.2684 1106 0.07602

70 35 0.6667 0.0567

3 84 49 0.6316 0.0412

16

450 43 0.5376 0.0119

5109 69 0.6124 0.0338

650 93 0.3470 0.0062

7116 78 0.5979 0.0287

882 42 0.6613 0.0542

t = 60s

Mẫu N X CiN (CiA – CA)2 (CiA – CA)2 n Is

1105 79 0.5707 0.0202

0.4076 1073 0.0626

276 76 0.5000 0.0051

354 19 0.7397 0.0968

4105 82 0.5615 0.0177

579 65 0.5486 0.014

649 12 0.8033 0.1404

792 49 0.6525 0.0501

889 42 0.6794 0.0629

t = 120s

Mẫu N X CiN (CiA – CA)2 (CiA – CA)2 n Is

1117 108 0.5200 0.0084

0.0924 1365 0.1166

2125 112 0.5274 0.0098

3102 99 0.5075 0.0062

436 39 0.4800 0.0026

595 79 0.5460 0.0138

678 45 0.6341 0.0423

753 49 0.5196 0.0083

8 105 123 0.4605 0.0010

17

t = 300s

Mẫu N X CiN (CiA – CA)2 (CiA – CA)2 n Is

172 56 0.5625 0.0179

0.1095 1237 0.1125

283 65 0.5608 0.0175

388 69 0.5605 0.0174

482 89 0.4795 0.0026

593 90 0.5082 0.0063

673 103 0.4148 0.0002

762 60 0.5082 0.0063

896 56 0.6316 0.0412

18

Đồ thị 4: Đồ thị Is - t

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0 50 100 150 200 250 300

t (s)

Is

τ 5 15 30 60 120 300Is 0.0903 0.0796 0.0760 0.0626 0.1166 0.1125

Dựa vào đồ thị, ta thấy thời gian trộn thích hợp ở vào khoảng 120s

IV.Bàn lu ậ n Câu 1 : Bàn luận sự thích nghi của định luật Bond để tiên đoán công suất nghiền, đặc biệt chú trọng về các giả thiết.

Định luật Bond cùng với chỉ số công: Công cần thiết để tạo nên hạt có đường kính d từ cục vật liệu ban đầu rất lớn (D = ) tỷ lệ

với căn bậc hai tỉ số diện tích bề mặt – thể tích sản phẩm, hD

6

V

S

h

b

D

K

G

N

19

hay

DdK

GN

b

11

Kb: hằng số Bond phụ thuộc vào loại máy nghiền và vật liệu nghiền.: hệ số hình dạng hạt.

Để ứng dụng định luật Bond vào việc tính toán, ta định nghĩa đại lượng chỉ số công như trong phần lý thuyết bài thí nghiệm. Do chỉ số công có giá trị khác nhau phụ thuộc vào loại vật liệu nghiền và loại máy nghiền nên định luật Bond có tính linh động và chính xác hơn 2 định luật trên. Ngoài ra định luật Bond còn có thể áp dụng được với cả vật liệu thô, vật liệu ướt, cả nghiền thô lẫn nghiền mịn. Do đó định luật Bond có tính thực tế hơnCâu 2 : Nhận xét về hiệu suất rây và nghiền đo được. So sánh với kết quả trong sách. Giải thích các sai biệt.

a. NghiềnHiệu suất nghiền không cao (H = 14.83%) chứng tỏ quả trình nghiền có tổn thất năng lượng

lớn. Chủ yếu là do tổn thất do ma sát, chuyển hóa năng lượng thành nhiệt làm nóng vật liệu

b. Rây Hiệu suất rây thu được cao (91.8%) do các nguyên nhân sau:

- Độ ẩm của sản phẩm sau khi nghiền thấp.- Lượng vật liệu ít nên bề dày lớp vật liệu trên rây bé.- Rây được làm vệ sinh kỹ nên tránh được hiện tượng nghẹt lỗ rây

Câu 3 : Bàn luận về độ tin cậy của kết quả và các yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất.a. Nghiền- Hiệu suất nghiền không cao nhưng kết quả có thể tin cậy được. Thông thường, do quá trình nghiền có nhiều tổn thất năng lượn nên hiệu suất nghiền chỉ ở khoảng 10%. Kết quả thu được là phù hợp với tài liệu tham khảo.

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất nghiền : Tính chất của vật liệu: kích thước vật liệu trước và sau khi nghiền, độ đồng đều của vật liệu, đặc tính riêng của vật liệu: giòn, dẻo…Chế độ nghiền: khô hay ướt, kín hay hở.Loại máy nghiền: máy nghiền bi, máy nghiền búa, máy nghiền nón, máy nghiền trục…Sai số của dụng cụ đo: cân, thì kế.Sai số do thao tác: cân mẫu, bấm và đọc giá trị thì kế.Kết quả thí nghiệm rây: do kết quả đó ảnh hưởng trực tiếp đến việc tính công suất nghiền.

b. RâyKết quả tính hiệu suất rây là hợp lý. Tuy nhiên đồ thị Ji – t không tiệm cận mà dốc lên. Điều này không phù hợp lắm với lý thuyết. Nguyên nhân gây ra hiện tượng này có thể là do sai sót trong thao tác tiến hành thí nghiệm (Cân vật liệu không chính xác, cân sót …)

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất rây:Độ ẩm vật liệu rây: khi thiết bị rây hoạt động, các hạt vật liệu sẽ chuyển động trên bề mặt rây. Nếu vật liệu có độ ẩm lớn thì chúng sẽ dính vào nhau làm tăng kích thước hạt và hạt sẽ không lọt qua được rây. Ngoài ra, nếu có độ ẩm cao thì vật liệu sẽ dễ dàng dính vào lỗ rây làm bít kín lỗ rây gây ra sai số khi đo và tính toán. Do đó, độ ẩm vật liệu có ảnh hưởng rất lớn đến kết quả thí nghiệm.Kích thước vật liệu trên rây: hạt có kích thước càng chênh lệch nhiều với kích thước lỗ rây thì kết quả rây càng chính xác.

20

Bề dày lớp vật liệu: lớp vật liệu càng dày thì kết quả rây càng kém chính xác do lớp vật liệu bên trên khó đi được xuống dưới để qua rây.Độ đồng đều của hạt trên rây: hạt càng đồng đều thì hiệu suất càng cao.Thời gian rây: thời gian càng dài thì hiệu suất càng cao.

Câu 4 : Nhận xét về cách lấy mẫu trong thí nghiệm trộn.Mẫu trong thí nghiệm trộn được lấy tại 6 thời điểm khác nhau: 5" , 15", 30", 60", 120" và

300". Tại mỗi thời điểm ta lấy 8 mẫu theo sơ đồ:1 2 3

4 56 7 8

Quá trình trộn mang tính cục bộ. Việc lấy mẫu rải đều khắp khối hạt cho ta một kết quả tổng quát hơn về độ đồng nhất của toàn bộ khối hạt ở thời điểm đang xét. Đảm bảo được độ chính xác của kết quả thí nghiệm

Câu 5: Bàn về độ tin cậy của kết quả trộn và các yếu tố trong thí nghiệm ảnh hưởng nhiều nhất đến thí nghiệm trộn:

Độ tin cậy không cao. Hai loại vật liệu đem trộn (đậu xanh và đậu nành) có kích thước khá chênh lệch và khối

lượng cũng khác nhau, mà công thức thiết lập để tính thành phần hỗn hợp theo số hạt là dành cho hai vật liệu có cùng kích thước và khối lượng, cho nên cách tính thành phần theo khối lượng và theo số hạt cho đậu xanh và đậu nành sẽ khác nhau. Do đó sẽ mắc sai số khi tính thành phần theo số hạt.

Theo lý thuyết, chỉ số trộn sẽ tăng dần theo thời gian trong giai đoạn đầu (mức độ trộn càng cao), sau đó, nếu thời gian trộn quá lâu thì chỉ số trộn sẽ giảm (do có các lực, thường là lực tĩnh điện, hiện diện trong quá trình trộn bột khô chống lại quá trình trộn và gây ra ảnh hưởng đáng kể; khi thời gian trộn lâu, các lực này sẽ làm cho vật liệu có xu hướng tách ra khỏi nhau, các vật liệu cùng loại sẽ kết dính lại và giảm chỉ số trộn). Như vậy, dựa theo hình 4, ta thấy sự biến thiên của chỉ số trộn theo thời gian không giống như lý thuyết: ban đầu giảm mạnh, sau đó tăng mạnh rồi giảm nhẹ. Đó là do các sai số trong quá trình thí nghiệm và do loại vật liệu trộn gây ra.Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trộn:

Kích thước hạt: hạt có kích thước càng đồng đều thì quá trình trộn càng tốt.Khối lượng riêng của vật liệu trộn: hạt có khối lượng riêng khác nhau thì càng ảnh hưởng xấu đến quá trình trộn, dễ dàng dẫn đến sự phân loại theo khối lượng riêng.

Khối lượng riêng xốp: thay đổi trong suốt quá trình trộn, có thể giảm do bọng khí trong khối hạt hoặc tăng do rung động hoặc nén cơ học.

Hình dạng hạt: có thể có các dạng hình cầu, hình phiến, hình lập phương…Độ ẩm vật liệu: nếu vật liệu nhão thì quá trình trộn sẽ rất khó khăn, thực tế, trong một số quá trình trộn có thể cho thêm một lượng chất lỏng nhỏ vào để giảm bụi hoặc đáp ứng một nhu cầu đặc biệt.

Tính dễ vỡ (dòn): là tính chất dễ vỡ vụn của vật liệu trong quá trình sử dụng. Tính kết dính: các hạt cùng loại có khuynh hướng kết dính lại với nhau gây khó khăn cho quá trình trộn.

Sự tích điện của hạt ảnh hưởng xấu đến quá trình trộn vì xuất hiện lực tĩnh điện giữa các hạt tích điện trái dấu, khó khăn cho việc phân phối đều.

21

V.Ph ụ l ụ c

Công thức tính toán thí nghiệm trộn:Thành phần của chất A và B trong hỗn hợp lý tưởng là:

CB = 1 – CA = 0.5174

Chỉ số trộn:

N

1i

2iAA

BAs

)CC(.n

)1N(CCI

Trong đó: N – số thể tích mẫu Vi. Trong bài thí nghiệm này thì N = 8. n – là số hạt trong trường hợp trộn vật liệu rời

VI.Tài li ệ u tham kh ả o [1]. Vũ Bá Minh – Hoàng Minh Nam, “Quá trình và Thiết bị trong Công Nghệ Hóa Học – Tập 2: Cơ học vật liệu rời”, Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật, 1998, 233tr.