THÍ NGHIỆM QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ BÀI 3

BÀI 3: NGHIỀN, RÂY, TRỘN
I.MỤC ĐÍCH:
-Nghiền một loại vật liệu, dựa vào kết quả rây giản đồ phân phối kích
thước vật liệu sau khi nghiền, từ đó tính được công suất tiêu thụ và hiệu suất
của máy nghiền.
-Rây vật liệu sau khi nghiền, xác đònh hiệu suất rây, xây dựng giản đồ
phân phối và tích luỹ của vật liệu sau khi nghiền, từ đó xác đònh kích thước
vật liệu sau khi nghiền.
-Trộn hai loại vật liệu để xác đònh chỉ số trộn tại các thời điểm, xây
dựng giản đồ chỉ số trộn theo thời gian để xác đònh thời gian trộn thích hợp.
II.CƠ SỞ LÍ THUYẾT
1.Phương trình tính công suất và hiệu suất máy nghiền
Phương trình tính công suất và hiệu suất máy nghiền qua rây co kích thùc
D
pl
(ft) và 80% sản phẩm sau khi nghiền qua rây có kích thước D
pj
(ft) ta có
phương trình sau để tính công suất tiêu thụ cho vật liệu nghiền
* Công suất nghiền :
- Gọi P là công suất để nghiền vật liệu kích thước lớn đến
p
D
p
b
D
KP
1
=
Với :
i

i
b
W
W
K 19≈
10
60
=
i
W
: chỉ số công suất , là năng lượng cần thiết để nghiền từ kích thước
rất lớn đến
mμ100
Vậy :
p
i
D
WP
1
19=
- Công suât nghiền một tấn vật liệu trên một phút từ
1p
D
đến
2p
D
:
P =
)
1

-
1
(19-
12
12
PP
i
DD
WPP =
- Công suất để nghiền một T tấn vật liệu / phút từ
1p
D
đến
2p
D
:
P =
)
1
-
1
(19-
12
12
PP
i
DD
WPP =
T
1

Với :
1p
D
,
2p
D
: kích thước của nguyên liệu và sản phẩm , mm
T : năng suất (tấn/phút)
- Nếu nghiền khô thì nhân với 4/3.
* Hiệu suất nghiền:
- Công suất tiêu thụ cho động cơ của máy nghiền :
P’=U.I.
φCos
Với :
U : hiệu điện thế , V
I : cường độ dòng điện , A
φCos
thừa số của công suất.
Khi đó , hiệu suất máy nghiền là :
%100
'
=
P
P
H
2. Phương trình biểu diễn đến sự phân phối kích thước đối với hạt
nhuyễn
b
P
P

KD
dD
d
=
Φ
Với :
Φ
: Khối lượng tích luỹ trên kích thước
P
D
P
D
: Kích thước hạt .
K , b : hai hằng số biểu diễn đặc tính phân phối của khối hạt.
- Lấy tích phân từ
21
== ΦΦΦΦ đến
với
P
D
=
1
D
và
P
D
=
2
D
ta có :

2
Φ
-
1
Φ
=
(
1
1
1
+
+
b
P
D
b
K
-
)
1+
2
b
P
D
Tổng quát ta xét giữa rây thứ n và rây thứ n-1 và giả sử sử dụng rây tiêu
chuẩn có
r
D
D
Pn

pn
=
1
= hằng số.
)(
1
1
1
1
-
1
Φ-ΦΔΦ
++
+
==
b
pn
b
pnnn
DD
b
K

)
(
−=
+
−
=∆Φ
++

+
11
1
'
1
1
b
pn
b
pn
b
DKD
b
rK
với K’ =
)
(
1
1-
1
+
+
b
rK
b
hoặc
'log+log)1+(=log KDb
pnn
ΔΦ
K’ và b được xác đònh bằng cách vẽ

n
ΔΦ
theo
pn
D
trên đồ thò log_log và suy
ra hệ số góc ( b+1) và tung độ góc K’  K và b.
3. Hiệu suất rây :
2
Với :
F : khối lượng vật liệu ban đầu cho vào rây , (g)
J : khối lượng vật liệu dưới rây, ( g)
a : tỉ số hạt có thể lọt qua rây ( %)
Tích số Fa trong thí nghiệm được xác đònh như sau :
- Đem rây một khối lượng F của vật liệu , khảo sát xác đònh được
1
J
- Lấy vật liệu còn lại trên rây : F -
1
J
và rây lại xác đònh được
2
J
- Tiếp tục lấy vật liệu còn lại trên rây : F – (
1
J
+
2
J
) và rây lại lần

nữa.
- Tổng số
1
J
+
2
J
+
3
J
… sẽ tiệm cận đến Fa.
- Hiệu suất rây sẽ là 100 % nếu
1
J
=Fa
4. Phương trình trộn:
- Khi trộn khối lượng a chất A với khối lượng b chất B , tạo thành
hỗn hợp đồng nhất. Thành phần của A và B trong hỗn hợp lý
tưởng :
+ Đối với chất A :
ba
a
C
A
+
=
+ Đối với chất B :
ba
b
C

B
+
=
và C
A
+ C
B
=1
Các thành phần này sẽ như nhau ở mọi phần thể tích của hỗn hợp. Nhưng
hỗn hợp lý tưởng này chỉ đạt tới khi thời gian trộn tăng lên vô cực và không
có yếu tố chống lại quá trình trộn
Trên thực tế thời gian trộn không thể tiến đến vô hạn được nên thành phần
các chất A và B ở các thành phần thể tích khác nhau sẽ khác nhau
Để đánh giá mức độ đồng đều của hỗn hợp , ta đặc trưng bởi giá trò sai biệt
bình phương trung bình
Nếu trong phần thể tích
1
V
của hỗn hợp có thành phần thể tích của A,B lần
lượt là :
A
C
1
,
B
C
1
thì giá trò sai biệt bình phương trung bình hỗn hợp thực
sẽ là :
1

)(
2
1
−
−
=
∑
=
N
CC
s
N
i
iAA
A
3
100=
Fa
J
E
1
)(
1
−
−
=
∑
=
N
CC

s
iB
N
i
B
B
Với
A
C
,
B
C
là thành phần của A , B trong hỗn hợp
Ta thấy
A
s
,
B
s
càng bé thì hỗn hợp càng gần với hỗn hợp lý tưởng , nó phụ
thuộc nhiều yếu tố nhưng yếu tố quyết đònh là thời gian trộn.
Trên thực tế , tuỳ theo yêu cầu của s mà ta có thời gian trộn thích hợp.Để
đánh giá mức độ trộn hỗn hợp , ta dùng đại lượng khác là chỉ số trộn và được
đònh nghóa :
s
σ
I
e
s
=

Với
e
σ
là độ lệch chuẩn lý thuyết.
n
CC
σ
BA
e
=

2
1
)(
)1(
iA
N
i
A
BA
s
CCn
NCC
I
−
−
=
∑
=
Với n : là số hạt trong trường hợp trộn vật liệu rời.

III. KẾT QUẢ ĐO
IV. KẾT QUẢ TÍNH
1. Thí nghiệm nghiền:
Mẫu Khối lượng Thời gian
Cường độ dòng
điện
Không tải
1 100 3
'
45
''
5A
2 200 3
'
18
''
5A
Mẫu
1:
T
=1.00E-
04 Tấn I =5.60 A
t =0.06 h Cos =0.80
U =220 V D
p1
=0.50 mm
W
i
=13 kWh/tấn D
p2

=0.07 mm
Cộng suất nghiền T tấn vật liệu /phút từ D
p1
đến D
p2
P=P
1
-P
2
=19W
i
(1/D
P2
-1/D
P1
)T
P =1.25 (kW)
Công suất tiêu thụ cho động cơ máy nghiền:
4
P
'
=UIcos =985.60 W =0.99 kw
Hiệu suất của máy nghiền:
H=P/P
'
=1.26
Mẫu
2:
T
=2.00E-

04 g I =7 A
t =0.06 h Cos =0.80
U =220 V D
p1
=0.50 mm
W
i
=13 kWh/tấn D
p2
=0.07 mm
Cộng suất nghiền T tấn vật liệu /phút từ D
p1
đến D
p2
P=P
1
-P
2
=19W
i
(1/D
P2
-1/D
P1
)T
P =2.12 (kW)
Công suất tiêu thụ cho động cơ máy nghiền:
P
'
=UIcos =1232.00 W =1.23 kw

Hiệu suất của máy nghiền:
H=P/P
'
=1.72
Thí nghiệm rây
E=(j/F.a)*100
F:
Khối lượng vật liệu ban đầu cho
vào rây
J: Khối lượng vật liệu dưới rây
a: Tỷ số hạt có thể lọt qua rây (%)

Lần rây Thời gian Khối lượng qua rây Eij(%) a
1 5 90 47.929 1.44444
2 5 85 42.7515 1.52941
3 5 80 37.8698 1.625
4 5 75 33.284 1.73333
5 5 70 28.9941 1.85714
Kết quả phân tích rây: khối lượng đem rây
M=130 g
M =130 g
Kích thước rây
(mm)


KL trên
rây (g)

Log(


ích
lũy
Log(D
pn
)
0.5 -0.30103
5
0.25 10 0.07692 1 0.076923077 -0.60206
0.1 60 0.46154 1.77815 0.538461538 -1
0.07 30 0.23077 1.47712 0.769230769
-
1.154902
Toång coäng 100 4.25527
-
3.057992
6
V. ĐỒ THỊ
Giản đồ phân phối tích luỹ
Giản đồ Log() theo Log(D
pn
)
7
GIẢN ĐỒ TỔNG SỐ E
JI
THEO SỐ LẦN
ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN QUAN HỆ GIỮA S
A
VÀ THỜI GIAN TRỘN
8
ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN QUAN HỆ GIỮA S

B
VÀ THỜI GIAN TRỘN
ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN QUAN HỆ GIỮA I
S
VÀ THỜI GIAN TRỘN
9
VI.BÀN LUẬN:
1. Bàn luận về sự thích nghi
của đònh luật Bond:
- Đònh luật Bond áp dụng để tính công suất và hiệu suất máy nghiền qua rây
có kích thước D
P1
và 80% sản phẩm sau khi nghiền qua rây có kích thước D
Pj
.
Như vậy để áp dụng được đònh luật Bond, trong quá trình rây ta luôn xem có
khoảng 20% vật liệu nằm lại trên rây nhưng trong thực tế quá trình rây có
thể không xảy ra như vậy. Do đó, điều kiện áp dụng đònh Bond cũng là một
nguyên nhân gây ra sai số.
2. Nhận xét về hiệu suất
rây và hiệu suất nghiền:
*Hiệu suất rây:
-Hiệu suất rây đạt giá trò lớn nhất trong lần rây đầu tiên và giảm dần qua
các lần rây. Điều này là do ở lần rây đầu tiên, hạt vật liệu có kích thước xấp
xỉ hay nhỏ hơn đường kính rây chiếm đa số trong hỗn hợp trước khi rây, sau
nhiều lần rây, số lượng các hạt này giảm dần làm cho hiệu suất rây nhỏ đi
-So sánh với hiệu suất rây trong sách :kết quả thí nghiệm thu được ít có sai
lệch so với kết quả trong sách.
- Giải thích sự khác biệt :
+ Hiệu suất tổng quát của rây theo công thức trong sách “Cơ học vật

liệu rời” bằng tỷ số giữa lượng vật liệu ở trên rây và lượng vật liệu ở dưới
rây; và được tính dựa vào đại lượng phần khối lượng của vật liệu. Trong thí
nghiệm, ta xem hiệu suất rây là tỷ số giữa lượng vật liệu nằm dưới rây và
lượng vật liệu lọt qua rây; và được tính dựa vào khối lượng vật liệu ta cân
được. Việc cân khối lượng sẽ gây ra sai số đối với kết quả.
* Hiệu suất nghiền:
- Hiệu sất nghiền tiên đoán trong thí nghiệm có giá trò không lớn. Điều này
là do công suất để nghiền vật liệu có giá trò rất bé so với công suất tiêu thụ
của máy nghiền. Công suất nghiền vật liệu tính theo đònh luật Bond phụ
thuộc vào nhiều yếu tố, nó tỷ lệ thuận với khốâi lượng vật liệu trước khi đưa
vào máy nghiền. Trong bài thí nghiệm này ta chỉ sử dụng một lượng nhỏ
(200g) nguyên liệu để làm thí nghiệm do đó công suất nghiền thấp.
-So sánh với kết quả trong sách:
3. Nhận xét về độ tin cậy
của kết quả và các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả:
*Độ tin cậy của kết quả
- Đối với hiệu suất nghiền:
+ Công suất nghiền được tính toán dựa trên đònh luật Bond do đó
điều kiện để áp dụng đònh luật Bond là một nguyên nhân gây ra sai số
10
+ Khi tính công suất nghiền vật liệu, ta dựa vào giản đồ sự phân bố
kích thước vật liệu để xác đònh kích thước trung bình của hạt vật liệu, giản
đồnày được xây dựng dựa trên kết quả thí nghiệm nên có nhiều sai số
+ Do đó kết quả hiệu suất nghiền chỉ mang tính tương đối chưa thể
áp dụng để tiên đoán công suất nghiền trong thực tế
- Đối với hiệu suất rây:
+ Thí nghiệm rây cho kết quả tương đối chính xác, có thể tin cậy
được.
*Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả :
-Do thao tác khi làm thí nghiệm:

+ Cân khối lượng không chính xác :cân
+ Khi thực hiện cân khối lượng trên từng rây, không lấy hết hoàn
toàn lượng vật liệu có trên rây do đó gây ra sai số
+ Trước khi tiến hành rây không dùng vòi hơi phun thật kỹ các rây
để đảm bảo rây sạch hoàn toàn.
+ Thao tác lấy mẫu không chính xác, không đảm bảo lấy mẫu một
cách đều đặn trong thùng trộn.
+ Không đếm chính xác số hạt trong các mẫu sau khi trộn.
+ Bấm thì kế không chính xác
- Do hệ thống thí nghiệm:
+ Sai số trên đồng hồ đo cường độ dòng điện, cân khối lượng
+ Hệ thống điện cung cấp cho hệ thống không ổn đònh.
4. Nhận xét về cách lấy
mẫu trong thí nghiệm trộn:
- Ta chỉ có thể lấy mẫu trên bề mặt khối vật liệu, không lấy đượcsâu trong
lòng khối vật liệu do đó không khảo sát được quá trình trộn trong toàn bộ
khôi vật liệu.
- Phương pháp lấy mẫu như trên phụ thuộc rất nhiều người lấy mẫu. Mỗi
người thí nghiệm có thể đònh vò trí lấy mẫu khác nhau, và tại cùng một vò trí
mỗi người cũng có cách lấy mẫu khác nhau.
5. Nhận xét về độ tin cậy
của kết quả trộn và các yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất
để thí nghiệm trộn:
- Giản đồ chỉ số trộn theo thời gian có dạng giống với lý thuyết chứng tỏ kết
quả thí nghiệm nhân được là hợp lý. Tuy nhiên, trong kết quả thu được ở thời
điểm 300s tăng nhanh đột ngột không hợp lý .
- Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm:
+ Cách lấy mẫu trong thí nghiệm trộn
+ Quá trình cân vật liệu trước khi trộn
+ Quá trình đếm sau khi trộn

+ Bản thân quá trình trộn: các lực tónh đện trong quá trình trộn khô
có tác dụng chống lại quá trình trộn. Dưới tác động của các lực này, nếu thời
11
gian trộn quá lâu quá trình sẽ ngược lại, vật liệu có khuynh hướng tách rời và
các vật liệu cùng loại sẽ bò kết dính lại
12