slide báo cáo NGHIÊN cứu THIẾT kế, điều KHIỂN hệ THỐNG TÁCH màu tự NHIÊN

Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM

Đề tài

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, ĐIỀU KHIỂN HỆ
THỐNG TÁCH MÀU TỰ NHIÊN

Khoa Cơ Khí – Bộ Môn Cơ Điện Tử


Nội dung

1

Tổng quan

2

Cụm máy nghiền

3
4

Cụm nấu – chiết tách và nhuộm
Kết luận

2


Tổng quan
• Tách màu là gì?

Tách màu: Tách lấy nước màu có trong phụ phẩm nông nghiệp: lá
cây, vỏ cây….
Để phục vụ cho công đoạn nhuộm tự nhiên.

Bã nguyên liệu
Tổng quan

Nước màu (nguyên liệu)

Nhuộm tự nhiên và sản phẩm
3


Tác động đến môi trường
Lượng nước tiêu thụ của ngành dệt nhuộm
Hàng dệt nhuộm

Lượng nước tiêu thụ (m3/tấn)

Vải cotton

80 – 240

Vải cotton dệt thoi

70 – 180

Len

100 – 250

Vải polyacrylic

Tổng quan

10 - 70

4


So sánh nhuộm tự nhiên với nhuộm tổng
hợp
Thuốc nhuộm tổng hợp
-Màu sắc đa dạng, bắt mắt, giá tốt
-Tính năng nhuộm cao
-Gây ô nhiễm môi trường
-Thuốc nhuộm hoạt tính chứa kim loại
năng như crôm, chì, thủy ngân gây ung
thư.
-Được sử dụng chủ đạo trong ngành
nhuộm

Tổng quan

Thuốc nhuộm tự nhiên
-Màu sắc không đa dạng, giá cao
-Thành phần tự nhiên, thân thiện với
môi trường
-Thường chỉ sử dụng trong quy trình

nhuộm thủ công
-Giảm thiếu kích ứng da
-Một số loại thuốc nhuộm tự nhiên
cung cấp chất có lợi cho con người

5


Vấn đề & Nhiệm vụ
Nguyên liệu

Điều khiển

Nguyên liệu đầu
vào là nguyên liệu
khô

Tự động hoàn toàn
hoặc bán tự động

Hệ thống
nhuộm màu

Quy trình
Quy trình phải tuân
theo quy trình và tiêu
chuẩn nhuộm của dệt
may

Tổng quan

tự nhiên

Khả năng
Tận dụng tối đa
nguyên liệu là phụ
phẩm nông nghiệp


Quy trình hoạt động
Môđun 1:Cụm máy nghiền
Máy nghiền búa

Môđun 2: Cụm nấu – chiết tách
Bồn khuấy gia nhiệt

Cụm nấu – chiết tách và nhuộm
Môđun 4: Cụm nhuộm
Nhuộm trực tiếp

Tổng quan

Môđun 3: Cụm lọc
Bồn khuấy gia nhiệt

7


Cụm máy nghiền
Máy nghiền búa

8


Yêu cầu kỹ thuật
Nguyên liệu: Các loại lá khô và vỏ cây đước.
Công suất: 150 kg/h
Nguyên liệu phải phơi khô. Độ ẩm nguyên liệu thấp hơn 13% [27].
Đối với nguyên liệu đầu vào là lá cây khô thì phải đập sơ bộ, đối với nguyên
liệu là vỏ cây đước thì phải đập nhỏ tương ứng trọng lượng 20 ÷ 40 gam.

Máy nghiền búa [27]
Cụm Nghiền

9


Nguyên lý hoạt động

Cụm Nghiền

10


Búa nghiền

Phương trình cân bằng về lực:

 dω 
m

c = F − R x
 dt 

a2 + b2
c=
6a
Cụm Nghiền

a = 3cm; b = 15cm; h = 0,5 cm
a2 + b2
c=
= 2 ,6( cm )
6a
11


Công suất động cơ
Chọn vật liệu làm máy là Inox 304
Lực cắt thực nghiệm dành cho nguyên liệu : Fcw = 337,9 (N)
Búa nghiền phải quay với vận tốc vòng tương đối lớn để có đủ động năng chuyển
thành công đập vỡ vật liệu (động lượng).
Định luật cân bằng về động lượng:
m(v2 – v1) = Fc.t

v2 =

pt 337 ,9.0 ,005
=
= 48 ,27( m / s )
m

0 ,035

Fc .60
337 ,9.60
N=
=
= 1478 ,1( v / p )
2π .r .v.m 2π .0 ,25.48 ,27.0 ,1807

Cụm Nghiền

12


Công suất động cơ
3 ,6 K 1 . p.D 2 .L.N 3,6.1,5.10 −4 .350.0 ,25 2 .1478 ,1
Qtt =
=
= 0 ,23571(tan/ h ) = 235 ,71( kg / h )
60
60

Công suất của máy nghiền búa:
A.N 37 ,9.1478 ,1
P=
=
= 933 ,66 ( W )
60
60
Plv

0 ,93366
Pdc =
=
= 0 ,9927( kW ) = 1( kW )
η đη ol 0 ,95.0 ,99

Cụm Nghiền

Kí hiệu

Công suất (kW)

Số vòng quay (v/p)

4K80A2

1,5

2850

13


Buồng đập
Tấm đập được lắp vòng phía trên bên trong buồng nghiền làm tăng khả
năng va đập và nghiền nhỏ vật liệu đồng thời giảm khả năng di chuyển của
vật liệu xung quanh thành buồng nghiền.

Kết cấu tấm đập bên trong buồng [27]

Cụm Nghiền

Buồng đập

14


Lưới lọc
Độ lỗ tròn kích thước lỗ tùy theo yêu cầu độ nhỏ của bột. Vị trị đột lỗ phải
có hệ số rơi cao nhất. Hệ số rơi là tỷ lệ diện tích lỗ trên diện tích bề mặt của
sàng.

Sơ đồ phân bố lỗ trên tấm sang
có hệ số rơi cao [27]

Cụm Nghiền

Mô hình lưới lọc

15


Đai
Thông số đai và bánh đai
*Đường kính bánh đai dẫn
*Đường kính bánh đai bị dẫn
*Tỷ số truyền
*Khoảng cách trục
*Hệ số ma sát nhỏ nhất để không xảy ra trượt trơn
Mã đai trên thị trường (Dog V-Belt loại A)

Công suất của bộ truyền
Moment xoắn của bánh dẫn
Hiệu suất của bộ truyền

Cụm Nghiền

d1=100 (mm)
d2=200 (mm)
u=2
a=562(mm)
fmin=0,046
A23
P=1,5 (kW)
T= 3350,88 (Nmm)
ηđai = 0.95

16


Trục, ổ đỡ và bệ máy

Trục

Ổ đỡ

Nhôm định hình
Cụm Nghiền

17

Bộ búa nghiền

-Hình dạng dao: chọn hình chữ
nhật một lỗ
-Vật liệu: thép hợp kim Cr và Mn
-Có 18 búa nghiền
-Trục làm bằng Inox 304

Cụm Nghiền

18


Cụm máy nghiền

Thông số kỹ thuật các chi tiết nghiền
Năng suất làm việc (kg/h)
QTT = 235,71
Năng suất làm việc lý thuyết (kg/h) QLT = 150
Công suất (W)
P = 933,66
Vận tốc dài (m/s)
v = 48,27
Số vòng quay (v/p)
N = 1478,1
Mômen xoắn trên trục (Nmm)
T = 6032,37
Hệ số an toàn
1,57

Máy nghiền búa thiết kế hoàn chỉnh
Cụm Nghiền

19


Cụm máy nghiền

Cụm Nghiền

20


Giải thuật điều khiển
-Dùng biến tần
-Có 2 chế độ chạy auto và manual
-Với chế độ auto, động cơ được khởi động chạy ở tốc độ cao nhất (S3)
-Với chế độ manual, cho phép người điều khiển chọn 1 trong 3 cấp tốc độ
đã được định trước và có thể chuyển hóa lẫn nhau.
-Khi chuyển mode auto sang manual từ phải reset động cơ

Sơ đồ chuyển hóa giữa các cấp vận tốc
Cụm Nghiền

21


Mạch điện

Đơn giản mạch điện bằng phương pháp
nối dây theo tên

Sơ đồ đấu dây cho chức năng EXT của
biến tần E720
Cụm Nghiền

Tủ điện cụm máy nghiền
-Mạch nguồn
-Mạch chọn chế độ
-Mạch chạy manual
-Mạch chạy auto
-Mạch công suất

22


Cụm nấu – chiết tách
và nhuộm

Cụm nấu – chiết,

23


Yêu cầu kỹ thuật
Nguyên liệu được lấy trực tiếp từ cụm máy nghiền hoặc do con người lấy từ
kho dự trữ.
Năng suất: 60 lít/ mẻ.
Tốc độ quay: 20 (vòng/phút)

Nguyên lý hoạt động
cụm nấu chiết tách [15]

Cụm nấu – chiết,

24


Cánh khuấy
Theo cơ sở dữ liệu chương 3 và tài liệu [36][37]
-Cụm chiết tách có công suất nhỏ
-Quay với tốc độ chậm
-Đường kính bồn khuấy nhỏ hơn 300m.
-Chọn cánh khuấy tua bin, có 2 cánh.

Cánh khuấy tuabin

Sơ đồ cánh khuấy tuabin [36]
Cụm nấu – chiết,

Chọn đường kính cánh khuấy d = 40 cm
và chiều cao b = 10 cm
25