Bài giảng các quá trình cơ học chương 14 hạt và khối hạt

Các vật liệu là sản phẩm thể rắn tồn tại dưới dạng hạt được
gọi là vật liệu hạt rời. Nhiều hạt rời gộp lại gọi là khối hạt.
1. TÍNH CHẤT
 Tính có khối lượng riêng: gồm khối lượng riêng thể tích
kg/m ) và độ xốp được xác định
 Tính có tỉ trọng; N/m3
3

ρ v kg
ε = 1- ;
m3
ρr

 Độ cứng: biểu thị khả năng chống lại quá trình gia công nó
 Tính dòn: vật liệu càng dòn càng dễ vỡ, vật liệu càng
nhuyễn độ cứng càng tăng
 Tính trơn: biểu thị sự ma sát giữa vật liệu với vật liệu, giữa
thùng chứa với vật liệu.


1. TÍNH CHẤT (tt)
 Tính ẩm: độ ẩm > 50% thì vật liệu khó lưu chuyển, độ ẩm
càng nhỏ thì hiệu suất nghiền càng cao
 Tính năng lượng bề mặt: biểu diễn theo đơn vị erg/cm 2,
chất rắn nào có bề mặt càng cứng thì năng lượng bề mặt càng
lớn. Ví dụ, kim cương có năng lượng bề mặt 9000erg/cm2,
muối biển 155erg/cm2
 Lực tĩnh điện: lực này làm cho các hạt liên kết lại với nhau
làm khó lưu chuyển, các hạt phi kim loại mang điện tích
dương, còn hạt kim loại mang điện tích âm

2. ĐẶC TRƯNG CỦA VẬT LIỆU RỜI
 Hình dạng hạt: ký hiệu λ

 Kích thước hạt
D td = D h =

D bat ky
λ


 Kích thước hạt (tt)
Có 3 phương pháp đo kích thước hạt:
• Với hạt lớn hơn 5mm ⇒ Đo bằng dụng cụ cơ học
• Với hạt từ (0,5 ÷ 5)mm ⇒ Đo bằng microscope
• Với hạt nhỏ hơn 0,5mm ⇒ Đo bằng kích thước trung bình
của đường kính lỗ 2 rây liên tiếp trong hệ rây tiêu chuẩn Tyler
(xem bảng 14.2 trang 217, giáo trình cơ lưu chất)
• Bộ rây đầy đủ là bộ rây gồm mặt rây trên cùng là 3 mesh, rây
dưới cùng là 200 mesh, và dưới nữa là hộp chứa sản phẩm sau
khi rây, tất cả đặt trên giá rung bằng động cơ.
Xem hình (14 – 1) biểu diễn hệ rây Tyler


 Kích thước hạt (tt)
Hệ rây Tyler


3. PHƯƠNG PHÁP LÀM BÀI TOÁN PHÂN TÍCH RÂY
3.1.Trình tự thí nghiệm

• Trước hết bộ rây phải được thổi sạch bằng khí nén.
• Thứ tự xếp rây lỗ lớn ở trên, lỗ nhỏ ở dưới, dưới cùng là hộp
đựng
• Cân lượng vật liệu cần phân tích đổ vào rây trên cùng
• Kích hoạt động cơ chạy và bắt đầu rây
• Sau khi rây một thời gian, lấy lượng bột mịn ở hộp 3 ra
• Cho sàng tiếp, lặp lại nhiều lần cho đến lúc ở hộp không còn
thấy bột mịn nữa là quá trình rây kết thúc.
• Đem cân lượng vật liệu bị giữ lại trên mỗi mặt rây và trình
bày theo hai bảng 14. 3 và bảng 14.4


3.1.Trình tự thí nghiệm (tt)

Bảng 14. 3


3.1.Trình tự thí nghiệm (tt)

Bảng 14. 4


3.3. Các phép tính đường kính tương đương của khối hạt
• Tính đường kính tương đương theo bề mặt riêng:
1
Dh = n
xi
∑D
i =1 hi

• Tính đường kính tương đương theo khối hạt
n

xi
Dh = ∑
i =1 D hi
• Tính đường kính tương đương theo hệ Tyler
n

∑

∆φ i

2
D
D h = i =n1 hi
∆φ i

∑

3
D
i =1 hi


4. TÍNH CHẤT CỦA KHỐI HẠT
4.1. Các góc đặc trưng của khối hạt
4.1.1. Góc nghiêng tự nhiên α

4.1.2. Góc ma sát trong β

4.1. Các góc đặc trưng của khối hạt (tt)
4.1.3. Góc đổ γ

4.1.4. Góc trượt ε


4.2. Tồn trữ và bảo quản vật liệu rời
Theo Jamzin áp lực tác động lên đáy bồn là
− 2f .k.z 

R.ρ.g 
:N
R
P=
1
−
e

2.f .K 
m2



Trong đó

R: bán kính bồn chứa hình trụ; m
ρ: khối lượng riêng xốp khối hạt; kg/m3
f: hệ số ma sát của vật liệu và bồn chứa

K: hệ số áp suất bên trong bồn chứa
g: gia tốc trọng trường; m/s2
z: chiều cao khối hạt chứa trong bồn; m

Theo tác giả khi chiều cao chứa khối hạt z > 3R thì áp suất tác động lên
bồn là hằng số. Do vậy bồn chứa làm càng cao thì càng có lợi về kinh tế.


5. PHƯƠNG PHÁP NHẬP LIỆU
5.1. Cơ cấu băng tải


5. PHƯƠNG PHÁP NHẬP LIỆU (tt)
5.2. Vít tải


5. PHƯƠNG PHÁP NHẬP LIỆU (tt)
5.3. Cơ cấu mâm quay


5. PHƯƠNG PHÁP NHẬP LIỆU (tt)
5.4. Cơ cấu tang quay


5. PHƯƠNG PHÁP NHẬP LIỆU (tt)
5.5. Gàu tải


6. BÀI TẬP

Bài giải
Trước hết tra bảng (14 – 2) và xác định phần khối lượng sản
phẩm trên rây

Tiếp theo là đem các giá trị này thế vào công thức (14 – 10)
∆φ
0,033
0,1
0,033
∑ 2
+
+ ... +
D h 2,115 2 0,1612
0,089 2
D=
=
= 0,124mm
∆φ
0,033
0,1
0,033
+
+ ... +
∑ 3
3
3
2,115
0,161
0,0893

Dh

Đáp số: D = 0,124mm


Bài 2. Xác định kích thước hạt nhập liệu D1 và sản phẩm sau khi
nghiền theo số liệu cho trong bảng sau đây theo công thức (14 – 8)


Bài giải
Thế vào công thức (14 – 8) có

1
D1 =
= 1,08mm
0,1130 0,2410 0,2300
0,0340
+
+
+ ... +
2,8445 2,0065 1,4095
0,3560
1
D2 =
= 0,348mm
0,0980 0,2340 0,2770
0,0400
+
+
+ ... +

1,0005 0,7110 0,5030
0,0890

D1

D2