intTypePromotion=3

Nghiên cứu ảnh hưởng của cấu tạo đĩa nghiền đến chất lượng nghiền bột giấy

Chia sẻ: Thi Thi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:4

0
28
lượt xem
2
download

Nghiên cứu ảnh hưởng của cấu tạo đĩa nghiền đến chất lượng nghiền bột giấy

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đĩa nghiền là chi tiết chính của máy nghiền. Tuy nhiên, vấn đề lựa chọn kết cấu đĩa nghiền phù hợp với một quá trình nghiền cụ thể vẫn là khó khăn lớn cho ngành chế tạo máy trong nước. Bài viết trình bày sự ảnh hưởng của một số thông số cấu tạo đĩa nghiền đến chất lượng bột giấy. Đây là cơ sở cho việc thiết kế, chế tạo đĩa nghiền cho các cơ sở sản xuất giấy.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu ảnh hưởng của cấu tạo đĩa nghiền đến chất lượng nghiền bột giấy

Trương Thị Thu Hương<br /> <br /> Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ<br /> <br /> 112(12)/2: 69 - 72<br /> <br /> NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CẤU TẠO ĐĨA NGHIỀN<br /> ĐẾN CHẤT LƯỢNG NGHIỀN BỘT GIẤY<br /> Trương Thị Thu Hương<br /> Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - ĐH Thái Nguyên<br /> <br /> TÓM TẮT<br /> Đĩa nghiền là chi tiết chính của máy nghiền. Tuy nhiên, vấn đề lựa chọn kết cấu đĩa nghiền phù<br /> hợp với một quá trình nghiền cụ thể vẫn là khó khăn lớn cho ngành chế tạo máy trong nước. Bài<br /> viết trình bày sự ảnh hưởng của một số thông số cấu tạo đĩa nghiền đến chất lượng bột giấy. Đây là<br /> cơ sở cho việc thiết kế, chế tạo đĩa nghiền cho các cơ sở sản xuất giấy.<br /> Từ khoá: Nghiền, bột giấy, đĩa nghiền, cấu tạo, chất lượng bột giấy.<br /> <br /> ĐẶT VẤN ĐỀ*<br /> Nghiền bột giấy là một giai đoạn quan trọng<br /> trong quá trình sản xuất giấy. Nghiền quyết<br /> định tính chất, đặc điểm cấu tạo của giấy.<br /> Nghiền làm cho xơ sợi dẻo dai, mềm mại,<br /> được chổi hóa, trương nở, liên kết với nhau<br /> bền chắc giúp quá trình tạo hình tờ giấy được<br /> đồng đều và đan kết chặt chẽ. Trong quá trình<br /> nghiền, tính năng kỹ thuật của máy, đặc điểm<br /> cấu tạo của đĩa nghiền là yếu tố quyết định<br /> chất lượng nghiền [1,2,4,6].<br /> CÁC THÔNG SỐ CẤU TẠO ĐĨA NGHIỀN<br /> Bề mặt làm việc của đĩa nghiền được đặc<br /> trưng bởi số lượng, kích thước các răng<br /> nghiền, rãnh nghiền và sự phân bố của rãnh<br /> trên bề mặt đĩa [1,2,7].<br /> Hình 1 mô tả các thông số hình học cơ bản<br /> của đĩa nghiền, gồm chiều rộng răng (a),<br /> chiều rộng rãnh (b), chiều cao răng (c), góc<br /> quạt răng (θ) và góc nghiêng răng (góc<br /> nghiền) (α).<br /> <br /> Hình 1. Các thông số của đĩa nghiền<br /> <br /> *<br /> <br /> Tel: 0902064199; Email: huongk8@yahoo.com.vn<br /> <br /> ẢNH HƯỞNG CỦA THÔNG SỐ CẤU TẠO<br /> ĐĨA NGHIỀN ĐẾN KẾT QUẢ NGHIỀN<br /> Ký hiệu s và r lần lượt là chỉ số biểu thị đĩa<br /> cố định và đĩa quay. Dễ thấy, số các dao<br /> nghiền trên đĩa nghiền có bán kính r được<br /> xác định là:<br /> <br /> n(r ) =<br /> <br /> 2π .r<br /> . cos α<br /> a+b<br /> <br /> (1)<br /> Mặt khác, theo [4], chiều dài nghiền phụ<br /> thuộc thông số thiết kế đĩa và được xác định:<br /> r2<br /> <br /> L = ∫ ns (r ).nr (r )ωdr<br /> r1<br /> <br /> (2)<br /> <br /> Trong đó:<br /> + L: Chiều dài nghiền;<br /> + ns(r), nr(r): Số lượng răng nghiền trên đĩa cố<br /> định và đĩa quay;<br /> + r1, r2: Bán kính ngoài và bán kính trong của<br /> đĩa nghiền.<br /> Biểu thức (1) và (2) cho thấy, các thông số<br /> chiều rộng răng, rộng rãnh, chiều cao răng,<br /> góc nghiêng răng đều quan hệ chặt chẽ tới kết<br /> quả quá trình nghiền. Chiều rộng răng (a) là<br /> yếu tố liên quan mật thiết với số lượng dao và<br /> số lần cắt qua giữa hai răng nghiền đối diện.<br /> Nếu chiều rộng răng nhỏ thì số lượng răng và<br /> số lần cắt qua giữa hai răng nghiền đối diện sẽ<br /> tăng và do đó sẽ tăng lượng xơ sợi được<br /> nghiền. Chiều rộng rãnh nghiền ảnh hưởng<br /> đến dòng bột giấy chảy trong vùng nghiền.<br /> Chiều rộng và chiều sâu của rãnh giảm sẽ<br /> giúp cho xơ sợi dễ dàng được tiếp xúc với<br /> 69<br /> <br /> Trương Thị Thu Hương<br /> <br /> Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ<br /> <br /> mép răng nghiền, thúc đẩy quá trình nghiền<br /> nhưng làm giảm khả năng chứa huyền phù và<br /> tốc độ dòng huyền phù bột giấy. Ngược lại,<br /> nếu chiều sâu rãnh lớn sẽ làm cho dòng huyền<br /> phù đi qua máy nghiền mà không được<br /> nghiền. Góc dao (α) ảnh hưởng đến số lượng<br /> răng và chiều dài răng nghiền cũng như quá<br /> trình vận chuyển bột giữa các đĩa nghiền. Góc<br /> nghiêng răng tăng sẽ làm tăng chiều dài<br /> nghiền do đó sẽ tăng cường quá trình nghiền<br /> và tăng lượng xơ sợi được nghiền.<br /> Mặt khác, giả sử, xét trường hợp hai dao<br /> nghiền tiếp xúc với nhau khi dao roto trượt và<br /> nén lên dao stato như hình 2.<br /> Răng đĩa quay<br /> <br /> Vn<br /> <br /> Hình 3. Sự dịch chuyển của răng quay trên răng<br /> cố định khi nghiền<br /> <br /> Xét các tam giác vuông ACB và ACD, bằng<br /> cách biến đổi lượng giác ta dễ dàng xác định<br /> được vận tốc cắt sợi và phân tơ sợi khi nghiền<br /> như sau:<br /> vn =<br /> <br /> V<br /> <br /> V<br /> <br /> Răng đĩa cố định<br /> <br /> Hình 2. Tiếp xúc giữa hai răng nghiền<br /> <br /> Tại vị trí tiếp xúc, vận tốc nghiền v để thực<br /> hiện quá trình nghiền được phân tích thành<br /> hai thành phần vt và vn. Trong đó, vn là vận<br /> tốc theo phương song song với dao cố định.<br /> Đây là thành phần chính tạo nên sự cọ xát và<br /> nén sơ xợi, một phần tạo nên quá trình cắt xơ<br /> sợi (gọi tắt là vận tốc phân tơ sợi). Thành<br /> phần vt là vận tốc theo phương tiếp tuyến<br /> chủ yếu tạo nên sự trượt của dao roto trên<br /> dao stato và một phần tạo nên quá trình nén<br /> xơ sợi trong quá trình nghiền (gọi tắt là vận<br /> tốc cắt sợi) [5].<br /> Giả sử, xét trường hợp khi răng đĩa nghiền<br /> quay cắt qua răng đĩa nghiền cố định khi<br /> chuyển động từ vị trí A đến vị trí B trong<br /> khoảng thời gian từ t đến t +dt. OA là cung<br /> tròn bán kính ρ, OB là cung tròn bán kính<br /> ρ+dρ, với dρ được xác định bởi đoạn AC.<br /> Đoạn AB và AD được xác định bởi các góc ϕr<br /> và ϕs (Hình 3).<br /> 70<br /> <br /> 112(12)/2: 69 - 72<br /> <br /> ω<br /> <br /> ρ<br /> <br /> − ρ 02 sin<br /> <br /> 2<br /> <br /> 2<br /> <br /> α<br /> <br /> sin α rs<br /> <br /> <br /> <br /> ωρ cos  α rs − arcsin<br /> vt =<br /> <br /> <br /> <br /> ;( α rs ≠0)<br /> ρ 0 sin α<br /> ρ<br /> <br /> (3)<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> sin α rs<br /> <br /> ; (4)<br /> Trong đó: αrs là góc giao nhau giữa răng đĩa<br /> quay và đĩa cố định.<br /> Nhận xét:<br /> Từ hai biểu thức (3) và (4), có thể nhận thấy,<br /> đĩa nghiền quay và đĩa nghiền cố định không<br /> thể bố trí có phương trùng khít lên nhau.<br /> Mặt khác, trong giai đoạn nghiền thứ nhất cần<br /> ưu tiên quá trình cắt ngắn xơ sợi hơn quá<br /> trình phân tơ chổi hóa, vì vậy cần tăng giá trị<br /> vận tốc vt và ngược lại trong giai đoạn nghiền<br /> thứ hai cần ưu tiên quá trình phân tơ chổi hóa<br /> xơ sợi hơn quá trình cắt ngắn xơ sợi, vì vậy<br /> cần tăng giá trị vận tốc vn.<br /> Xét ở giai đoạn nghiền thứ hai, để tăng vn ta<br /> cần xem xét đến thành phần góc nghiêng răng<br /> nghiền ( α ) và góc giao nhau giữa răng đĩa<br /> <br /> α<br /> <br /> quay và răng đĩa cố định ( rs ). Để vn tăng ta<br /> cần giảm sinα và giảm sinαrs (tức giảm αrs<br /> nhưng với αrs≠0) . Mặt khác, theo phương trình<br /> (3) tính số các dao nghiền giao nhau tại một<br /> điểm dịch chuyển dọc theo dao cố định trong<br /> khoảng thời gian bột ở trong máy nghiền ở<br /> <br /> Trương Thị Thu Hương<br /> <br /> Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ<br /> <br /> trên thì số răng nghiền tiếp xúc nhau tăng khi<br /> α nhỏ. Tuy nhiên, khi α quá nhỏ thì lại làm<br /> cho quá trình dịch chuyển của dòng bột trong<br /> đĩa nghiền khó khăn, và làm giảm chiều dài<br /> lưỡi cắt do vậy làm giảm năng suất nghiền<br /> [4]. Vì vậy, các thông số a,b,c và góc α cần<br /> được lựa chọn cận thẩn cho một quá trình<br /> nghiền cụ thể. Bài báo này sẽ tìm hiểu ảnh<br /> hưởng của thông số chiều rộng răng (a) và<br /> chiều rộng rãnh (b) của đĩa nghiền đến quá<br /> trình nghiền bột giấy.<br /> THỰC NGHIỆM<br /> Máy nghiền thí nghiệm là máy nghiền dạng<br /> đĩa gồm một đĩa quay và một đĩa cố định.<br /> Đường kính đĩa 240mm. Tốc độ máy nghiền<br /> có thể điều chỉnh được từ 600 - 1500 v/ph).<br /> Nguyên liệu nghiền là bột gỗ thông tẩy trắng.<br /> Nồng độ bột nghiền là 3.5%.<br /> <br /> 112(12)/2: 69 - 72<br /> <br /> Hình 5. Bản vẽ đĩa nghiền<br /> <br /> Hình 6. Ảnh hưởng của chiều rộng răng<br /> đến chiều dài nghiền<br /> <br /> Ảnh hưởng của chiều rộng răng nghiền được<br /> minh hoạ ở hình 7.<br /> <br /> Hình 4. Máy nghiền đĩa<br /> <br /> Các bộ đĩa nghiền thí nghiệm có các thông số<br /> cấu tạo như sau:<br /> Bảng 1. Các thông số cấu tạo của đĩa thí nghiệm<br /> Stt<br /> <br /> Đường kính<br /> a<br /> b<br /> c<br /> D (mm)<br /> (mm) (mm) (mm)<br /> dtrong dngoài<br /> <br /> α<br /> ( 0)<br /> <br /> β<br /> ( 0)<br /> <br /> 1<br /> <br /> 80<br /> <br /> 240<br /> <br /> 2,5<br /> <br /> 4<br /> <br /> 5<br /> <br /> 10<br /> <br /> 24<br /> <br /> 2<br /> <br /> 80<br /> <br /> 240<br /> <br /> 3<br /> <br /> 4<br /> <br /> 5<br /> <br /> 10<br /> <br /> 24<br /> <br /> 3<br /> <br /> 80<br /> <br /> 240<br /> <br /> 3,5<br /> <br /> 4<br /> <br /> 5<br /> <br /> 10<br /> <br /> 24<br /> <br /> 4<br /> <br /> 80<br /> <br /> 240<br /> <br /> 4<br /> <br /> 4<br /> <br /> 5<br /> <br /> 10<br /> <br /> 24<br /> <br /> 5<br /> <br /> 80<br /> <br /> 240<br /> <br /> 4,5<br /> <br /> 4<br /> <br /> 5<br /> <br /> 10<br /> <br /> 24<br /> <br /> Hình 5 minh họa một mẫu đĩa nghiền thí<br /> nghiệm.<br /> KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN<br /> Số lượng và chiều dài răng nghiền cũng như<br /> góc nghiêng răng nghiền xác định hiệu quả<br /> cắt sợi và chổi hoá sợi.<br /> Ảnh hưởng của chiều rộng răng nghiền được<br /> minh họa ở hình 6.<br /> <br /> Hình 7. Mối quan hệ giữa chiều rộng răng<br /> và độ nghiền, tiêu thụ năng lượng khi nghiền<br /> <br /> Từ hình 7 ta thấy, các đĩa có răng càng rộng,<br /> thì tiêu thụ năng lượng ít nhưng hiệu quả<br /> nghiền thấp hơn những đĩa có răng hẹp. Điều<br /> này có thể được giải thích như sau: Nghiền<br /> bột giấy bằng máy nghiền đĩa, các lực hướng<br /> kính trên bề mặt đĩa song song với nhau. Khi<br /> chiều rộng các răng nghiền lớn thì số răng<br /> nghiền trên bề đĩa nghiền ít. Khi đó rất ít sợi<br /> được tiếp xúc với bề mặt răng. Hay nói cách<br /> 71<br /> <br /> Trương Thị Thu Hương<br /> <br /> Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ<br /> <br /> khác, ít sợi nhận được năng lượng nghiền từ<br /> răng nghiền và được nghiền. Ngược lại, nếu<br /> răng nghiền hẹp hơn, số lượng răng nghiền<br /> trên bề mặt đĩa nhiều hơn, nhiều sợi nhận<br /> được năng lượng nghiền và được nghiền<br /> nhiều hơn do đó hiệu quả nghiền cao hơn. Do<br /> đó, khi muốn tăng độ nghiền và hạn chế việc<br /> cắt ngắn sợi thì răng nghiền nên có kích thước<br /> nhỏ hơn.<br /> KẾT LUẬN<br /> Việc lựa chọn kích thước hình học của các<br /> thông số cấu tạo đĩa nghiền là rất quan trọng.<br /> Các thông số này cần được xác định theo mục<br /> đích của từng giai đoạn nghiền. Chiều rộng<br /> răng, chiều rộng rãnh nghiền nên nhỏ khi<br /> muốn thực hiện quá trình chổi hoá sợi và lớn<br /> hơn khi muốn cắt ngắn sợi. Các thông số cấu<br /> tạo này sẽ được nghiên cứu kết hợp với khe<br /> hở đĩa nghiền, tốc độ nghiền để xác định được<br /> loại đĩa nghiền phù hợp với một quá trình<br /> nghiền cụ thể.<br /> <br /> 112(12)/2: 69 - 72<br /> <br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> [1].<br /> <br /> Jens<br /> <br /> Olaf<br /> <br /> Heymer,<br /> <br /> Measurement<br /> <br /> heterogeneity in low consistency pulp refining by<br /> comminution modeling.<br /> [2]. Joseph M. Genco, Department of Chemical<br /> Engineering.<br /> [3]. Kristian Goldszer (2009), Papermaking<br /> Course Montevideo, Part II - Paper Processes.<br /> [4]. Hannu Paulapuro, Papermarking Part 1, Stock<br /> Preparation and Wet End.<br /> [5]. High consistency refining of mechanical pulps<br /> during varying refining conditions, Master of<br /> science thesis, Sweden, 2008<br /> [6]. Lars Ake Hammar (2005), Literature survey<br /> Measurement techniques suitable for the refining<br /> zone of disc and conical LC refiners.<br /> [7]. Matech Europe, fillings for disc refiners.<br /> <br /> SUMMARY<br /> STUDYING EFFECT OF SOME STRUCTURE PARAMETERS OF REFINER<br /> DISK ON REFINING PULP’S QUANLITY<br /> Truong Thi Thu Huong*<br /> College of Technology - TNU<br /> <br /> Refine disk is a main part of refiners. However, choicing a kind of refiner disk which fited a<br /> specific refining process is still a difficult problem for machine manufacture in Vietnam. This<br /> paper will present effect of some structure parameters of refine disc on pulp’s quanlity. It is a basic<br /> to design, manufacture refine disc for pulp factories.<br /> Key words: Refine, pulp, refiner disk, structrure, quanlity pulp.<br /> <br /> Phản biện khoa học: TS. Đỗ Thị Tám – Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – ĐH Thái Nguyên<br /> <br /> *<br /> <br /> Tel: 0902064199; Email: huongk8@yahoo.com.vn<br /> <br /> 72<br /> <br /> of<br /> <br />

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản