ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP: Nghiên cứu thiết kế và chế tạo một số bộ phận trên thiết bị sấy hạt nhựa (CÓ FILE CAD)

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP: Nghiên cứu thiết kế và chế tạo một số bộ phận
trên thiết bị sấy hạt nhựa.
Trong file đính kém của đồ án này có: BẢN VẼ CAD, BẢN VẼ
SOLIDWORKS của các chi tiết. Các bạn có thể tải xuống và tham khảo.
Xin cảm ơn.
LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay trên thế giới nhu cầu sử dụng chất nhựa trong kỹ thuật cũng
như trong dân dụng ngày càng tăng. Dựa trên cơ sở khoa học kỹ thuật, thành
tựu phát triển mạnh mẽ của ngành nhựa, các nhà sản xuất vật liệu nhựa đã đưa
ra thị trường sản phẩm nhựa với nhiều chủng loại với các tính chất hơn hẳn
các loại vật liệu khác đó là nhẹ, bền, đẹp, dễ gia cơng... Do trong q trình sản
xuất hạt nhựa cơng nghiệp, hạt nhựa đã có độ ẩm nhất định, nên để sử dụng
gia cơng ép nhựa cần có q trình sấy khô hạt nhựa của Thiết bị sấy hạt
nhựa dạng phễu.
Để hoàn thành chuyên đề này, chúng em xin chân thành cảm ơn sự
hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Việt Hùng đã giúp đỡ chúng em trong
quá trình thực hiện chun đề này.
Trong q trình tính tốn và thiết kế sẽ có những sai sót do thiếu kinh
nghiệm thực tế, chúng em rất mong nhận được sự chỉ bảo của các thầy, cô
giáo trong bộ môn công nghệ chế tạo.


MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH.......................................................................................5
CHƯƠNG I. Nghiên cứu tổng quan về thiết bị sấy hạt nhựa..................................1
1.1. Cơ sở khoa học phương pháp sấy................................................................1
1.2. Mục đích cơng nghệ và phạm vi thực hiện..................................................3
1.3. Các thành phần chính trong một hệ thống sấy............................................4
1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy.....................................................5

1.5. Quy trình thiết kế một hệ thống sấy............................................................7
CHƯƠNG II. NGHIÊN CỨU, TÍNH TỐN THIẾT BỊ SẤY.............................12
2.1. Lựa chọn phương pháp sấy.......................................................................12
2.2. Chọn dạng hệ thống sấy............................................................................12
2.3. Chọn chế độ sấy........................................................................................15
2.4. Lựa chọn thơng số đầu vào........................................................................16
2.4.1. Tính thể tích phễu................................................................................18
2.4.2. Tính tốn quạt......................................................................................19
2.4.3. Tính tốn cơng suất phần tạo nhiệt......................................................21
2.4.4. Tổng quan thông số kỹ thuật máy.......................................................22
2.5. Thiết kế bộ điều khiển nhiệt độ.................................................................24
2.5.1. . Chức năng..........................................................................................24
2.5.2. Lựa chọn bộ điều khiển.......................................................................25
2.5.3. Hướng dẫn sử dụng bộ điều khiển nhiệt độ.........................................26
CHƯƠNG III. Lập quy trình cơng nghệ gia cơng chi tiết điển hình.....................28


3.1. Quy trình cơng nghệ gia cơng chi tiết chân đế..........................................28
3.1.1. Xác định đường lối cơng nghệ............................................................28
3.1.2. Tính tốn thiết kế đồ gá.......................................................................79
3.2. Thiết kế quy trình cơng nghệ gia cơng chi tiết mặt bích...........................91
3.2.1. Lập tiến trình cơng nghệ......................................................................91
3.2.2. Tính tốn thiết kế đồ gá.....................................................................103
CHƯƠNG IV. KẾT LUẬN.................................................................................113


DANH MỤC HÌNH ẢN
Hình 1.1. Sơ đồ hệ thống sấy và máy ép nhựa........................................................1
Hình 1.2. Nhựa nguyên sinh....................................................................................8
Hình 1.3. Sản phẩm nhựa của nhựa nguyên sinh....................................................9

Hình 1.4 Hạt nhựa tái chế.....................................................................................10
Hình 1.5 Sản phẩm của nhựa tái chế....................................................................11
Hình 1.6 Nhựa sinh học và sản phẩm của nhựa sinh học......................................11
Hình 2.1 Thiết bị sấy hạt nhựa sử dụng một thùng sấy.........................................13
Hình 2.2 Thiết bị sấy hạt nhựa gồm nhiều thùng sấy...........................................14
Hình 2.3 Cấu tạo cơ bản của một thùng sấy hạt nhựa...........................................14
Hình 2.4 Sơ đồ ngun lý máy và dịng khí..........................................................17
Hình 2.5 Phễu sấy..................................................................................................19
Hình 2.6 Điện trở..................................................................................................21
Hình 2.7 Mơ hình thiết kế máy..............................................................................23
Hình 2.8 Sơ đồ khối nguyên lý điều khiển...........................................................24
Hình 2.9 Bộ Điều Khiển Nhiệt Độ PID cho SSR 1...............................................25
Hình 2.10 Màn hình điều khiển..........................................................................26Y
Hình 3. 1: Bản vẽ chi tiết chân đế...................................................................28
Hình 3. 2: Khn đúc......................................................................................30
Hình 3. 3: Bản vẽ ngun cơng 2....................................................................35
Hình 3. 4: Bản vẽ ngun cơng 3....................................................................42
Hình 3. 5: Bản vẽ ngun cơng 4....................................................................49
Hình 3. 6: Bản vẽ ngun cơng 5....................................................................56
Hình 3. 7: Bản vẽ ngun cơng 6....................................................................63
Hình 3. 8: Bản vẽ ngun cơng 7....................................................................67
Hình 3. 9: Bản vẽ ngun cơng 8....................................................................71
Hình 3. 10: Bản vẽ ngun cơng 9..................................................................78
Hình 3. 11: Bản vẽ ngun cơng 10................................................................81


Hình 3. 12: Bản vẽ chi tiết chân đế.................................................................82
Hình 3. 13: Bản vẽ ngun cơng.....................................................................83
Hình 3. 14 . Sơ đồ lực tác dụng khi kẹp bằng bu lơng đai ốc.........................85
Hình 3. 15 Thân đồ gá.....................................................................................87

Hình 3. 16 Trục kẹp.........................................................................................87
Hình 3. 17 Trục tì............................................................................................88
Hình 3. 18 Chốt trụ cân bằng..........................................................................88
Hình 3. 19 Địn cân bằng.................................................................................89
Hình 3. 20 Phiến tì...........................................................................................89
Hình 3. 21 Lị xo.............................................................................................90
Hình 3. 22 Địn kẹp.........................................................................................90
Hình 3. 23 Cữ lắp giá so dao...........................................................................91
Hình 3. 24 Mơ hình đồ gá...............................................................................93
Hình 3. 25 Bản vẽ chi tiết mặt bích.................................................................94
Hình 3. 26 Khn dập.....................................................................................96
Hình 3. 27 Bản vẽ ngun cơng 2 chi tiết mặt bích........................................97
Hình 3. 28 Bản vẽ ngun cơng 3 chi tiết mặt bích......................................100
Hình 3. 29 Bản vẽ ngun cơng 4 chi tiết mặt bích......................................103
Hình 3. 30 Bản vẽ ngun cơng 5 chi tiết mặt bích......................................105
Hình 3. 31 Bản vẽ lắp đồ gá..........................................................................106
Hình 3. 32 Thân đồ gá...................................................................................110
Hình 3. 33 Trục kẹp.......................................................................................110
Hình 3. 34 Trục tì...........................................................................................111
Hình 3. 35 Phiến tì.........................................................................................111
Hình 3. 36 Lị xo............................................................................................112
Hình 3. 37 Địn kẹp.......................................................................................112
Hình 3. 38 Bạc dẫn hướng.............................................................................113
Hình 3. 39 Phiến dẫn.....................................................................................113
Hình 3. 40 Bản vẽ lắp đồ gá..........................................................................115


Hình 3. 41 Mơ hình đồ gá..............................................................................116

DANH MỤC BẢNG BI
Bảng 1.1: Bảng thời gian và nhiệt độ sấy.......................................................9Y
Bảng 2. 1: Bảng thông số ban đầu

1

Bảng 3. 1: Bảng chế độ cắt nguyên công 2.....................................................40
Bảng 3. 2: Bảng chế độ cắt nguyên công 3.....................................................47
Bảng 3. 3: Bảng chế độ cắt nguyên công 4.....................................................53
Bảng 3. 4: Bảng chế độ cắt nguyên công 5.....................................................60
Bảng 3. 5: Bảng chế độ cắt nguyên công 6.....................................................64
Bảng 3. 6: Bảng chế độ cắt nguyên công 7.....................................................68
Bảng 3. 7: Bảng chế độ cắt nguyên công 8.....................................................75
Bảng 3. 8 : Bảng chế độ cắt nguyên công 9....................................................77


CHƯƠNG I. NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ SẤY HẠT
NHỰA

Hình 1.1. Sơ đồ hệ thống sấy và máy ép nhựa
I.1. Cơ sở khoa học phương pháp sấy
Sấy là quá trình sử dụng nhiệt để tách nước ra khỏi mẫu nguyên liệu.
Trong quá trình sấy, nước được tách ra khỏi nguyên liệu theo nguyên tắc bốc
hơi (evaporation) hoặc thăng hoa (sublimation). Chúng ta cần phân biệt sự
khác nhau giữa sấy và cơ dặc. Trong q trình sấy, mẫu ngun liệu thường ở
dạng rắn, tuy nhiên mẫu nguyên liệu cần sấy cũng có thể ở dạng lỏng hoặc
huyền phù. Sản phẩm thu dược sau q trình sấy ln ở dạng rắn hoặc dạng
bột.
Có nhiều phương pháp sấy và chúng được thực hiện theo những
nguyên tắc khác nhau. Chúng ta có thể chia các phương pháp sấy theo những

nhóm như sau:
Sấy đối lưu: trong phương pháp này, người ta sử dụng không khí nóng
làm tác nhân sấy. Mẫu ngun liệu sẽ được tiếp xúc trực tiếp với khơng khí
1


nóng trong buồng sấy, một phần ẩm trong nguyên liệu sẽ được bốc hơi. Như
vậy, mẫu nguyên liệu cần sấy sẽ được cấp nhiệt theo nguyên tắc đối lưu. Khi
đó, động lực của quá trình sấy là do:
Sự chênh lệch áp suất hơi tại bề mặt nguyên liệu và trong tác nhân sấy,
nhờ mà các phân tử nước tại bề mặt nguyên liệu sẽ bốc hơi.
Sự chênh lệc ẩm tại tâm và bề mặt nguyên liệu, nhờ đó mà ẩm tại tâm
nguyên liệu sẽ khuếch tán ra vùng bề mặt.
Sấy tiếp xúc: mẫu nguyên liệu cần sấy được đặt lên một bề mặt đã được
gia nhiệt, nhờ đó mà nhiệt độ của nguyên liệu sẽ gia tăng và một phần ẩm
trong nguyên liệu sẽ bốc hơi ra ngoài. Trong phương pháp này, mẫu nguyên
liệu cần sấy sẽ được cấp nhiệt theo nguyên tắc dẫn nhiệt.
Sấy bức xạ: trong phương pháp này, người ta sử dụng nguồn nhiệt bức
xạ để cung cấp cho mẫu nguyên liệu cần sấy. Nguồn bức xạ được sử dụng phổ
biến hiện nay là tia hồng ngoại. Nguyên liệu sẽ hấp thu năng lượng của tia
hồng ngoại và nhiệt độ của nó sẽ tăng lên. Trong phương pháp bức xạ, mẫu
nguyên liệu được cấp nhiệt nhờ hiện tượng bức xạ, còn sự thải ẩm từ mẫu
nguyên liệu ra mơi trường bên ngồi sẽ xảy ra theo ngun tắc đối lưu. Thực
tế cho thấy trong quá trình bức xạ sẽ xuất hiện một gradient nhiệt rất lớn bên
trong mẫu nguyên liệu. Nhiệt độ tại vùng bề mặt có thể cao hơn nhiệt độ tại
tâm mẫu nguyên liệu từ 20-500C. Gradient lại ngược chiều với gradient ẩm.
Điều này gây khó khăn cho sự khuếch tán ẩm từ mẫu nguyên liệu ra đến vùng
bề mặt, đồng thời còn ảnh hưởng đến các tính chất của cấu trúc sản phẩm sau
quá trình sấy. Để khắc phục những nhược điểm nêu trên, người ta sẽ điều
khiển quá trình sấy bức xạ theo chế độ luân phiên.

Giai đoạn bức xạ nguyên liệu: gradient sẽ hướng từ bề mặt vào tâm
mẫu nguyên liệu làm tăng nhiệt độ của nguyên liệu, phần ẩm trên bề mặt
nguyên liệu sẽ bốc hơi.

2


Giai đoạn thổi khơng khí nguội: nhiệt độ bề mặt mẫu nguyên liệu giảm
xuống làm gradient nhiệt và gradient ẩm trong mẫu nguyên liệu trở nên cùng
chiều. Hiện tượng này làm cho sự khuếch tán ẩm từ tâm ra ngoài bề mặt
nguyên liệu trở nên dễ dàng hơn.
Sấy bằng vi sóng và dịng điện cao tần: vi sóng là những sóng điện từ
với tần số từ 300-3000MHz. Dưới tác động của vi sóng, các phân tử nước
trong mẫu nguyên liệu cần sấy sẽ chuyển động quay liên tục. Hiện tượng này
làm phát sinh nhiệt và nhiệt độ của nguyên liệu sẽ gia tăng. Khi đó, một số
phân tử nước tại vùng bề mặt của nguyên liệu sẽ bốc hơi. Òn trong trường
hợp sử dụng dòng điện cao tần, nguyên tắc gia nhiệt mẫu nguyên liệu cần sấy
cũng tương tự như trường hợp sử dụng vi sóng, tuy nhiên tần số sử dụng sẽ
thấp hơn (27-100MHz).
Sấy thăng hoa: trong phương pháp này, mẫu nguyên liệu cần sấy trước
tiên sẽ đem lạnh đông để một phần ẩm trong nguyên liệu chuyển sang trạng
thái rắn. Tiếp theo người ta sẽ tạo áp suất chân không và nâng nhẹ nhiệt độ để
nước thăng hoa, tức nước sẽ chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái hơi mà
khơng qua trạng thái lỏng.
I.2. Mục đích cơng nghệ và phạm vi thực hiện
Khai thác: quá trình sấy sẽ tách bớt nước ra khỏi nguyên liệu. Do đó,
hàm lượng các chất dinh dưỡng có trong một đơn vị khối lượng sản phẩm sấy
sẽ tăng lên. Theo quan điểm này, q trình sấy có mục đích cơng nghệ là khai
thác vì nó làm tăng hàm lượng các chất dinh dưỡng trong một đơn vị khối.
Bảo quản: quá trình sấy làm giảm giá trị hoạt độ nước trong nguyên liệu nên

ức chế hệ vi sinh vật và một số enzyme, giúp kéo dài thời gian bảo quản sản
phẩm. Ngoài ra, một số trường hợp sử dụng nhiệt độ tác nhân sấy khá cao thì
một số vi sinh vật và enzyme trong nguyên liệu sẽ bị vô hoạt bởi nhiệt.

3


Hồn thiện: q trình sấy có thể làm cải thiện một vài chỉ tiêu chất
lượng của sản phẩm. Trong trường hợp này, mục đích cơng nghệ của q trình
sấy là hồn thiện.
I.3. Các thành phần chính trong một hệ thống sấy
Vật liệu ẩm: những vật liệu đem sấy đều là những vật ẩm có chứa một
khối lượng chất lỏng đáng kể (chủ yếu là nước). Trong quá trình sấy, chất
lỏng trong vật liệu bay hơi, độ ẩm của nó giảm.
Tác nhân sấy: tác nhân sấy là những chất dùng để chuyên chở lượng ẩm
tách ra từ vật liệu sấy. Trong q trình sấy, mơi trường trong buồng sấy ln
ln được bổ sung ẩm thoát ra từ vật liệu sấy. Nếu lượng ẩm này khơng được
mang đi thì độ ẩm tương đối của môi trường tăng lên, đến một lúc nào đó sẽ
đạt được sự cân bằng giữa vật liệu sấy và mơi trường trong buồng sấy và qúa
trình thốt ẩm trong vật liệu sấy sẽ ngừng lại. Lúc này áp suất hơi nước thoát
ra từ vật liệu sấy và áp suất hơi nước trong buồng sấy sẽ bằng nhau. Do vậy
cùng với việc cung cấp nhiệt cho vật để hoá hơi ẩm lỏng, đồng thời phải tải
ẩm đã thoát ra khỏi vật ra khỏi buồng sấy. Người ta sử dụng các tác nhân sấy
để làm nhiệm vụ này. Các tác nhân sấy thường là các chất khí như: khơng khí,
khói, hơi quá nhiệt. Chất lỏng cũng được sử dụng làm tác nhân sấy như các
loại dầu, một số loại muối nóng chảy... Trong đa số các q trình sấy, tác nhân
sấy còn làm nhiệm vụ gia nhiệt cho sản phẩm sấy.
Các thiết bị sấy: có thể phân loại các thiết bị sấy như sau:
Theo phương pháp nạp nhiệt: thiết bị sấy đối lưu hay tiếp xúc.
Theo dạng chất tải nhiệt: thiết bị sấy dùng chất tải nhiệt là khơng khí,

khí và hơi.
Theo trị số áp suất trong phòng sấy: thiết bị sấy làm việc ở áp suất khí
quyển hay chân không.

4


Theo phương pháp tác động: thiết bị sấy làm việc tuần hoàn hay liên
tục.
Theo hướng chuyển động của vật liệu và chất tải nhiệt trong các thiết bị
sấy đối lưu: cùng chiều, ngược chiều và với các dòng cắt nhau.
Theo kết cấu: thiết bị sấy phòng, thiết bị sấy đường hầm, thiết bị sấy
băng tải, thiết bị sấy tầng sôi, thiết bị sấy phun, thiết bị sấy thùng quay, thiết
bị sấy tiếp xúc, thiết bị sấy thăng hoa, thiết bị sấy bức xạ nhiệt.
I.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy
Các yếu tố liên quan đến điều kiện sấy
Trong phương pháp sấy đối lưu, khi tăng nhiệt độ của tác nhân sấy thì
tốc độ sấy sẽ tăng theo. Việc tăng nhiệt độ của tác nhân sấy sẽ làm giảm độ
ẩm tương đối của nó. Điều này giúp cho các phân tử nước tại bề mặt nguyên
liệu cần sấy sẽ bốc hơi dễ dàng hơn. Ngoài ra, ở tại nhiệt độ cao thì sự khuếch
tán của các phân tử nước cũng sẽ diễn ra nhanh hơn. Tuy nhiên, nếu nhiệt độ
tác nhân sấy quá cao thì các biến đổi vật lý và hoá học trong nguyên liệu sẽ
diễn ra mạnh mẽ. Một số biến đổi này có thể ảnh hưởng xấu đến chất lượng
dinh dưỡng và cảm quan của sản phẩm.
Độ ẩm tương đối của tác nhân sấy
Khi tăng độ ẩm tương đối của tác nhân sấy thì thời gian sẽ kéo dài.
Trong phương pháp sấy đối lưu, theo lý thuyết thì để các phân tử nước trên bề
mặt ngun liệu bốc hơi thì cần có sự chênh lệch áp suất hơi nước trên bề mặt
nguyên liệu và trong tác nhân sấy. Sự chênh lệch này càng lớn thì nước trên
bề mặt nguyên liệu càng dễ bốc hơi. Đây cũng là động lực của quá trình sấy.

Nếu độ ẩm tương đối của tác nhân sấy càng thấp thì tốc độ sấy trong giai đoạn
sấy đẳng tốc sẽ càng tăng. Tuy nhiên, độ ẩm tương đối của khơng khí nóng ít
ảnh hưởng đến giai đoạn sấy giảm tốc. Cần lưu ý là độ ẩm tương đối của tác
nhân sấy sẽ ảnh hưởng quyết định đến giá trị độ ẩm cân bằng của sản phẩm
5


sau quá trình sấy. Khi sản phẩm sấy đã đạt độ ẩm cân bằng thì quá trình bốc
hơi nước sẽ ngừng lại.
Tốc độ của tác nhân sấy
Trong phương pháp sấy đối lưu, tốc độ của tác nhân sấy sẽ ảnh hưởng
đến thời gian sấy. Sự bốc hơi nước từ bề mặt nguyên liệu sẽ diễn ra nhanh
hơn khi tốc độ truyền khối được tăng cường nhờ sự đối lưu. Kết quả thực
nghiệm chi thấy khi tăng tốc độ tác nhân sấy sẽ rút ngắn thời gian sấy đẳng
tốc, tuy nhiên tốc độ tác nhân sấy ít ảnh hưởng đến giai đoạn sấy giảm tốc.
Áp lực trong buồng sấy
Áp lực trong buồng sấy sẽ ảnh hưởng đến trạng thái của nước trong
nguyên liệu cần sấy. Khi sấy trong điều kiện chân khơng, do áp suất hơi nước
của khơng khí giảm nên quá trình sấy sẽ diễn ra nhanh hơn, đặc biệt là trong
giai đoạn sấy đẳng tốc. Tuy nhiên áp suất chân khơng ít ảnh hưởng đến sự
khuếch tán ẩm bên trong nguyên liệu.
Các yếu tố liên quan đến nguyên liệu
Diện tích bề mặt của nguyên liệu
Với hai mẫu nguyên liệu có cùng khối lượng và độ ẩm, mẫu nào có
diện tích bề mặt lớn hơn thì thời gian sấy sẽ ngắn hơn. Đó là do khoảng cách
mà các phân tử nước ở bên trong nguyên liệu cần khuếch tán đến bề mặt biên
sẽ ngắn hơn. Ngồi ra do diện tích bề mặt lớn hơn nên số phân tử nước tại bề
mặt có thể bốc hơi trong một khoảng thời gian xác ddingj sẽ gia tăng.
Cấu trúc của nguyên liệu
Các nguyên liệu trong ngành cơng nghiệp thực phẩm có cấu tạo từ

những đơn vị là tế bào thực vật hoặc động vật. Khi đó, phần ẩm nằm bên
ngồi tế bào sẽ rất dễ tách trong quá trình sấy. Ngược lại, phần ẩm nằm bên
trong tế bào rất khó tách. Khi cấu trúc tế bào bị phá vỡ, việc tách nước nội
bào sẽ trở nên dễ dàng hơn. Tuy nhiên, sự phá huỷ cấu trúc thành tế bào thực
6


vật hoặc động vật trong các nguyên liệu thực phẩm có thể gây ảnh hưởng xấu
đến chất lượng thực phẩm khi sấy.
Thành phần hoá học của nguyên liệu
Thành phần định tính và định lượng của các hợp chất hố học có trong
mẫu nguyên liệu ban đầu sẽ ảnh hưởng đến tốc độ và thời gian sấy, đặc biệt là
trong những trường hợp sấy nguyên liệu có độ ẩm thấp. Một số cấu tử như
đường. Tinh bột, protein, muối...có khả năng tương tác với các phân tử nước ở
bên trong nguyên liệu. Chúng sẽ làm giảm tốc độ khuếch tán của các phân tử
nước từ tâm nguyên liệu ra đến vùng bề mặt, do đó làm cho q trình sấy diễn
ra chậm hơn.
I.5. Quy trình thiết kế một hệ thống sấy
Quy trình tính tốn, thiết kế một hệ thống sấy gồm các bước tính tốn,
lựa chọn cơ bản sau:
Chọn phương pháp sấy
Chọn dạng hệ thống sấy
Chọn chế độ sấy
Tính tốn cân bằng nhiệt ẩm của thiết bị sấy
Chọn nguồn năng lượng
Tính bề mặt truyền nhiệt và các thiết bị phụ
Bố trí hệ thống và chọn quạt
Chi tiết các bước tính tốn lựa chọn này phụ thuộc vào nhiều yếu tố, sẽ
được trình bày chi tiết và kết hợp thực tế trong chương II – tính tốn thiết kết
thiết bị sấy hạt nhựa.

Ngun liệu sấy: Hạt nhựa
Hạt nhựa thơng thường có dạng viên được các nhà sản xuất đóng gói
trong bao bạt với trọng lượng thơng thường khoảng 25kg/bao, trong q trình
7


phân phối, vận chuyển và lưu kho không tránh được tình trạng hút ẩm, tùy
theo đặc điểm mơi trường, vị trí địa lý...mà độ ẩm này khơng cố định. Để đảm
bảo chất lượng của sản phẩm ép phun nhựa, tránh bị tình trạng bọt khí, rỗ khí
làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm thì việc sấy hạt nhựa trước khi sản
xuất là vô cùng cần thiết.
Nếu sấy nhựa không đúng cách thì có thể làm thay đổi lý tính, giảm
tuổi thọ của nhựa. Do đó, để đảm bảo quy trình sấy nhựa đúng cách và hiệu
quả với 2 vấn đề cần lưu ý khi thực hiện sấy khô các nguyên liệu nhựa đó là:
thời gian sấy nhựa và nhiệt độ sấy nhựa. Nếu nhiệt độ sấy quá thấp hoặc
không phù hợp thì dù có sấy trong thời gian dài vẫn không thể làm khô nhựa
một cách triệt để.
Phân loại hạt nhựa
Hạt nhựa nguyên sinhHình 1.2
Hạt nhựa ABSHình 1.3 : Không thấm nước, dẻo và chịu được nhiệt độ
từ -25 đến 60, nhiệt độ nóng chảy lên tới 105.
Hạt nhựa PP: Có đặc tính vật lý khơng mùi, khơng màu, không vị,
không gây độc, khi cháy tạo nên ngọn lửa màu xanh, mùi khét giống mùi cao
su, sản phẩm có tính chống thấm O 2, dầu mỡ và hơi nước. Có tính bền cơ học
cao, có thể chế thành sợi nhỏ, nhiệt độ nóng chảy khoảng 165.
Hạt nhựa nguyên sinh PA66: Có độ dẻo dài, bộ nhờn, bơi trơn và chống
mài mịn tốt vì vậy ngun liệu này được sử dụng trong sản xuất ngành ô tô, điện
tử, và các thiết bị điện dân dụng. Hạt nhựa nguyên sinh PA66 chịu lực tốt, có khả
năng chống mài mịn, tự bơi trơn, độ cứng bề mặt cao và hấp thụ âm thanh, có
tính kháng dầu, kháng nước biển và một số loại dung môi, cách điện tốt. Hiệu

suất nhiệt độ thấp hơn so với các vật liệu khác. Tính năng nhuộm màu không
cao.

8


Hình 1.2. Nhựa nguyên sinh

Hình 1.3. Sản phẩm nhựa của nhựa ABS
Hạt nhựa tái chế HDPEHình 1.5: Được tái chế từ ống ống đường dây điện
cáp quang, ống nhựa dạng ruột gà, ống dẫn hơi nóng, lưới đánh bắt thủy hải sản,
… Nhựa tái chế HDPE có thể sử dụng để làm túi nilon, đồ gia dụng, đồ chơi trẻ
em,…..
9


Hạt nhựa PP: Được tái chế từ phế liệu của bao bì, văn phịng phẩm,
dụng cụ thí nghiệm, nội thất ơ tơ,… Có tính chất vật lý trong suốt, hơi cứng,
dai nhưng không bị kéo giãn, độ bền cao, dễ dàng chế tạo thành sợi, chịu
được nhiệt độ hơn 100. Khả năng chống thâm ở môi trường dầu mỡ, hơi nước
và mơi trường nhiều khí như oxy, nito, cacbonic. Nhựa PP tái chế được sử
dụng trong lĩnh vực in ấn, xây dựng, giao thông vận tải, điện tử, điện lực…
Hạt nhựa PVC: Hạt nhựa PVC có những thuộc tính như cứng, giịn,
chống nước. Khi sản xuất người ta có thể thêm các chất phụ gia ổn định nhiệt,
bơi trơn, hóa dẻo, hấp thụ UV, hỗ trợ thêm khi gia công, hoặc các chất mang
tính năng chống cháy, chống va đập mạnh để tạo nên những sản phẩm thích
hợp với mục đích sử dụng. Sản phẩm của hạt nhựa PVC là bọc các dây cáp
điện, áo mưa, ống thoát nước, màng nhựa gia dụng.
Hạt nhựa PET: Được sử dụng trong sản xuất bao bì thực phẩm dưới
dạng màng hoặc chai lọ. Hạt nhựa PET có đặc tính như độ dẻo cao, có khả

năng chịu lực,độ mài mịn, độ cứng cao, nhiệt độ làm lạnh từ – 90 và gia nhiệt
ở khoảng 200 đồng thời giữ nguyên thành phần hóa học và tính chống thấm
khí hơi ở 100.

Hình 1.4 Hạt nhựa tái chế

Hình 1.5 Sản phẩm của nhựa tái chế
10


Nhựa sinh họcHình 1.6 có đầy đủ những tính năng vật lý của các loại
nhựa vi sinh hay nhựa tái chế nhưng nổi trội hơn ở đặc điểm không chứa bất
kì kim loại nặng nào nên an tồn tuyệt đối cho sức khỏe và dễ phân hủy trong
mơi trường.

Hình 1.6 Nhựa sinh học và sản phẩm của nhựa sinh học
Tên nguyên liệu

Kí hiệu

PE, PP, PS

Nhiệt độ sấy

Thời gian sấy

80°C

0.75hrs

SE, ES

75°C

4hrs

ACRYLIC

ABS, AS

80-85°C

2.5hrs

CELLULOSE

SERIES

75°C

2.25hrs

POLYCARBONATE

120°C

3hrs

PVC

70°C

1.25hrs

NYLON

Bảng 1.1: Bảng thời gian và nhiệt độ sấy

11


CHƯƠNG II. NGHIÊN CỨU, TÍNH TỐN THIẾT BỊ SẤY
II.1. Lựa chọn phương pháp sấy
Dựa vào trạng thái của tác nhận sấy hay cách tạo ra động lực dịch
chuyển ẩm mà người ta phân làm 2 phương pháp:
Phương pháp sấy nóng: Với phương pháp này, tác nhân sấy và vật liệu
sấy đều được làm nóng. Do tác nhân sấy được đốt nóng nên độ ẩm tương đối
giảm dẫn đến áp suất hơi nước trong tác nhân sấy giảm và nhiệt độ hơi nước
trên bề mặt vặt liệu tăng. Do đó có thể taoh ra độ phân áp suất và môi trường
tăng dẫn đến q trình ẩm từ trong lịng vật liệu sấy dịch chuyển ra bề mặt vật
liệu và đi vào mơi trường. hệ thống sấy nóng có thể chi thành hệ thống sấy
đối lưu, hệ thống sấy tiếp xúc và hệ thống sấy bức xạ.
Phương pháp sấy lạnh: Là phương pháp sấy tạo ra độ chênh lệch phân
áp suất hơi nước giữa vật liệu sấu và tác nhân sấy bằng cách giảm phân áp
suất hơi nước trong tác nhân sấy (giảm lượng ẩm), khi đó ẩm từ trong vật liệu
sấy dịch chuyển ra bề mặt và đi vào môi trường. Phương pháp này có thể chia
thành: Hệ thống sấy lạnh ở nhiệt độ t>0, Hệ thống sấy thăng hoa và Hệ thống
sấy chân không.
Phương pháp sấy lạnh thường phức tạp và kém hiệu quả về mặt kinh tế
nên thường chỉ được sử dụng để sấy những vật liệu quý hiếm, không chịu

được nhiệt độ cao. Do đặc điểm kỹ thuật của hạt nhựa và phương pháp sấy hạt
nhựa thường được sử dụng đã nghiên tìm hiểu ở trên nhận thấy Hệ thống sấy
sử dụng phương pháp sấy nóng là hồn toàn phù hợp.
II.2. Chọn dạng hệ thống sấy
Hệ thống sấy nóng đã lựa chọn ở trên được sử dụng phổ biến trong thực
tiễn sản xuất với nhiều loại vật liệu sấy khác nhau và quy mơ khác nhau. Do
đó có nhiều loại hệ thống sấy nóng khác nhau:

12


Hệ thống sấy tiếp xúc bao gồm sấy lô (Sử dụng để sấy hoặc là các dạng
vật liêu như vải, giấy, carton...) và sấy tang (sử dụng để sấy vật liệu dạng bột
nhão).
Hệ thống sấy bức xạ: Thường sử dụng để sấy các dạng tấm mỏng như
vải, lớp sơn trên các chi tiết kim loại, ngoài ra sử dụng để sấy sách sau khi
đóng bìa hoặc phim ảnh với mục đích vừa sấy vừa diệt nấm mốc.
Hệ thống sấy đối lưu: là hệ thống sấy phổ biến nhất, được ứng dụng
rộng rãi trong sản xuất, dựa vào đặc điểm cấu tạo của thiết bị sấu người ta
chia thành nhiều dạng khác nhau bao gồm: sấy buồng, sấy hầm, sấy tháp, sấy
thùng quay, sấy khí động...
Với đặc tính vật liệu sấy là hạt nhựa ẩm có dạng hạt, nhiệt độ sấy
khơng cao ( <150oC) sử dụng hệ thống sấy đối lưu là phù hợp. Qua tìm hiểu
thực tiễn, trên thị tường hiện nay người ta thường sử dụng hệ thống sấy đối
lưu dạng thùng, do thiết bị này có nhiều ưu điểm như kết cấu đơn giản về mặt
kết cấu và thiết bị, nhỏ gọn, dễ dàng chế tạo và chi phí thấpHình 2.1, Hình 2.2

Hình 2.1 Thiết bị sấy hạt nhựa sử dụng một thùng sấy
13

Hình 2.2Thiết bị sấy hạt nhựa gồm nhiều thùng sấy

Hình 2.3 Cấu tạo cơ bản của một thiết bị sấy hạt nhựa

14


II.3. Chọn chế độ sấy
Chế độ sấy là quy trình tổ chức quá trình sấy mà chủ yếu là quá trình
truyền nhiệt giữa tác nhân sấy với vật liệu sấy, các thông số kỹ thuật đảm bảm
năng suất của thiết bị đồng thời đảm bảo chát lượng sản phẩm tốt, chi phí vận
hành thiết bị là thấp nhất.Với hệ thống sấy đối lưu sử dụng cho sấy hạt nhựa ở
trên thường sử dụng khơng khí vừa làm chất mang nhiệt vừa làm chất nhận
ẩm từ vật liệu sấyđể thải ra môi trường, người ta chia thành bốn chế độ sấy cơ
bản:
Chế độ sấy có đốt nóng trung gian: được sử dụng khi vật liệu sấy không
chịu được nhiệt độ cao, phương pháp này đảm bảo được nhiệt độ tối đa trong
q trình sấy vật liệu và hơi ẩm thốt ra khỏi vật liệu một cách từ từ.
Chế độ sấy hồi lưu một phần: để tạo ra chế độ sấy chịu và giảm thiểu
tổn thất do tác nhân sấy thải ra môi trường, người ta sử dụng phương pháp hồi
lưu một phần.
Chế độ sấy kết hợp hồi lưu và đốt nóng trung gian
Chế độ sấy hồi lưu tồn phần: cịn được gọi là chế độ sấy kín, trong hệ
thống sấy hồi lưu toàn phần, tác nhân sấy sau khi ra khỏi thiết bị sấy được đưa
tồn bộ qua bình ngưng tụ, ở đây được làm lạnh đến nhiệt độ đọng sương hay
độ ẩm bão hòa tại nhiệt độ xác định, hơi nước được tiếp tục được làm nóng và
đưa vào thiết bị sấy.
Qua phân tích bên trên kết hợp với tìm hiểu thực tiễn các thiết bị sấy
nhựa đang có trên thị trường nhận thấy: Phương pháp sấy hồi lưu toàn phần

nói riêng hay phương pháp sấy hồi lưu nói chung có ưu điểm hạn chế nhiệt
năng tổn thất, giảm thiểu chi phí vận hành. Tuy nhiên, về mặt cấu tạo thiết bị
có đặc điểm phức tạp. Trong phạm vi đồ án, tập trung vào phương pháp
nghiên cứu thiết kế, chế tạo sản phẩm, năng suất thiết bị nhỏ, không làm việc
liên tục nên chúng tôi lựa chọn nghiên cứu ở chế độ sấy đơn giản để thiết kế
chế tạo thiết bị sấy hạt nhựa, năng suất sấy 25KG/lần.
15


16


II.4. Lựa chọn thơng số đầu vào
Qua q trình tìm hiểu ta lựa chọn thông số máy đầu vào cho máy sấy
hạt nhựa như sau:Bảng 2.1
Thông số ban đầu
Khối lượng vật liệu cần chứa

25Kg

Dải nhiệt độ sấy

28-150°C

Nguồn

3Φ,380V-50Hz
Bảng 2. 1: Bảng thông số ban đầu

17

Sơ đồ mơ phỏng ngun lý máy và khí

Hình 2.4 Sơ đồ ngun lý máy và dịng khí

18