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 . 47.929 1.44444 2 5 85 42.7515 1.52941 3 5 80 37 .8698 1.625 4 5 75 33 .284 1. 733 33 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. lũy Log(D pn ) 0.5 -0 .30 1 03 5 0.25 10 0.07692 1 0.0769 230 77 -0.60206 0.1 60 0.46154 1.77815 0. 538 461 538 -1 0.07 30 0. 230 77 1.47712 0.769 230 769 - 1.154902 Toång coäng 100 4.25527 - 3. 057992 6 V. ĐỒ. 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