KHOA C KHÍ & CÔNG NGHƠ Ệ
….. …..
CHUYÊN Đ H C PH NỀ Ọ Ầ
CÁC THI T B C B N TRONG CH BI N NÔNG S N TH C PH MẾ Ị Ơ Ả Ế Ế Ả Ự Ẩ
Tên chuyên đề
Hãy nêu c s v t lý c a quá trình nghi n, các thuy t nghi n, cácơ ở ậ ủ ề ế ề
nguyên t c nghi n và các y u t nh h ng đ n quá trình nghi n ?ắ ề ế ố ả ưở ế ề
Vì sao có th nói máy c t thái, máy xay xát là nh ng tr ng h p đ cể ắ ữ ườ ợ ặ
bi t c a máy nghi n ?ệ ủ ề
Giáo viên h ng d n:ướ ẫ TS. Đinh V ng Hùngươ
Sinh viên th c hi n:ự ệ Tr ng Qu c Hânươ ố
L p:ớCông Thôn 39A
HU , 12/2007Ế
1
1. Đ T V N Đ .Ặ Ấ Ề
Nghi n đ p là quá trình c h c nh m làm nh v t li u r n đ tăng di nề ậ ơ ọ ằ ỏ ậ ệ ắ ể ệ
tích b m t riêng, t o đi u ki n t t cho quá trình hoà tan, quá trình truy nề ặ ạ ề ệ ố ề
nhi t, chuy n kh i và các yêu c u công ngh khác trong các ngành s nệ ể ố ầ ệ ả
xu t l ng th c, th c ph m, ch bi n th c ăn chăn nuôi,... ấ ươ ự ự ẩ ế ế ứ
Ngày nay, khoa h c và k thu t không ng ng phát tri n t o đi u ki nọ ỹ ậ ừ ể ạ ề ệ
vi c s n xu t ngày càng đ c c gi i hoá m c cao. T đó nhi u lo iệ ả ấ ượ ơ ớ ở ứ ừ ề ạ
máy nghi n đ c ra đ i v i nh ng đ c tính u vi t, ng d ng vào s nề ượ ờ ớ ữ ặ ư ệ ứ ụ ả
xu t đem l i hi u qu cao. Do đó yêu c u n m v ng nguyên lý, hi u rõấ ạ ệ ả ầ ắ ữ ể
b n ch t c a quá trình làm vi c và đ c đi m c a quá trình nghi n. Đ sả ấ ủ ệ ặ ể ủ ề ể ử
d ng th t thành th o và có hi u qu các lo i máy nghi n là đi u khôngụ ậ ạ ệ ả ạ ề ề
th thi u đ c đ i v i các chuyên viên k thu t, ng i đi u khi n máy vàể ế ượ ố ớ ỹ ậ ươ ề ể
công nhân s a ch a, hi u ch nh. Đ c bi t quan tr ng h n n a là ng iử ữ ệ ỉ ặ ệ ọ ơ ữ ườ
tr c ti p s d ng máy. Tuy nhiên trong quá trình s d ng các thi t bự ế ử ụ ử ụ ế ị
nghi n th ng có hi n t ng ng i s d ng ch bi t s d ng m t cáchề ườ ệ ượ ườ ử ụ ỉ ế ử ụ ộ
thu n tuý, ít ng i quan tâm đ n nguyên lý ho t đ ng, các y u t nhầ ườ ế ạ ộ ế ố ả
h ng c a máy,... Nên nhi u khi gây nên nh ng h u qu nh : làm tiêu t nưở ủ ề ữ ậ ả ư ố
nhi u năng l ng cho máy, gi m tu i th c a các máy và th m chí còn gâyề ượ ả ổ ọ ủ ậ
nên h u qu đáng ti c đ i v i tính m ng con ng i.ậ ả ế ố ớ ạ ườ
Tr c nh ng yêu c u c a th c t nh v y nên tôi th c hi n chuyên đướ ữ ầ ủ ự ế ư ậ ự ệ ề
“Nêu c s v t lý c a quá trình nghi n, các thuy t nghi n, các nguyênơ ở ậ ủ ề ế ề
t c nghi n và các y u t nh h ng đ n quá trình nghi n. T đó liênắ ề ế ố ả ưở ế ề ừ
h gi i thích vì sao có th nói máy c t thái, máy xay xát là nh ngệ ả ể ắ ữ
tr ng h p đ c bi t c a máy nghi nườ ợ ặ ệ ủ ề ”. Nh m góp ph n tăng năng su tằ ầ ấ
và h giá thành s n ph m trong các ngành s n xu t liên quan. Đ ng th iạ ả ẩ ả ấ ồ ờ
giúp ng i s d ng các lo i máy nghi n m t cách d dàng và an toàn trongườ ử ụ ạ ề ộ ễ
s n xu t.ả ấ
2. N I DUNG NGHIÊN C UỘ Ứ .
2.1.C s v t lý c a quá trình nghi nơ ở ậ ủ ề
Nghi n là quá trình phân chia v t th thành các m nh v n b ng các l cề ậ ể ả ụ ằ ự
c h c trong đó các b ph n làm vi c c a máy ph i kh c ph c đ c l cơ ọ ộ ậ ệ ủ ả ắ ụ ượ ự
liên k t phân t c a các ph n t v t th k t qu là t o ra b m t m i.ế ử ủ ầ ử ậ ể ế ả ạ ề ặ ớ
B ng k t qu nhi u công trình nghiên c u c a nhà khoa h c k t h p v iằ ế ả ề ứ ủ ọ ế ợ ớ
ph ng ti n đo đ c tiên ti n đã đi đ n k t lu n.ươ ệ ạ ế ế ế ậ
- Mu n phá v v t th ph i dùng ngo i l c tác d ng sao cho th ngố ỡ ậ ể ả ạ ự ụ ắ
đ c ng su t b n c a v t th ( ng su t nén). Khi đó v t th ch u bi nượ ứ ấ ề ủ ậ ể ứ ấ ậ ể ị ế
d ng đàn h i, bi n d ng d o (có th t t hay đ t ng t ) và cu i cùng bạ ồ ế ạ ẻ ể ừ ừ ộ ộ ố ị
phá v . M c dù ng su t phá v có th theo m t h ng nh ng l i gây choỡ ặ ứ ấ ỡ ể ộ ướ ư ạ
v t th hi n t ng nén nhi u h ng.ậ ể ệ ượ ở ề ướ
2
- Khi có ngo i l c tác d ng gây nên sóng ch n đ ng làm r n n t v tạ ự ụ ấ ộ ạ ứ ậ
th . Đ v t th v ph i t o cho sóng ch n đ ng truy n qua h t v t thể ể ậ ể ỡ ả ạ ấ ộ ề ế ậ ể
theo chi u tác đ ng c a l c và t c đ truy n sóng b ng t c đ âm thanh.ề ộ ủ ự ố ộ ề ằ ố ộ
- Khi v t th không phá v mà ch b n t thì do l c hút phân t , các vétậ ể ỡ ỉ ị ứ ự ử
n t khép l i. Mu n ti p t c phá v ph i t n thêm năng l ng đ kh cứ ạ ố ế ụ ỡ ả ố ượ ể ắ
ph c l c hút phân t gi a chúng.ụ ự ử ữ
2.2.Các thuy t nghi nế ề
Nghi n là quá trình tiêu t n nhi u năng l ng, vì v y vi c xây d ng cácề ố ề ượ ậ ệ ự
thuy t nghi n nh m xác đ nh các m i quan h gi a năng l ng nghi n v iế ề ằ ị ố ệ ữ ượ ề ớ
các đ c tính nghi n nh v t th nh : đ nghi n hay đ nh , th tích riêngặ ề ỏ ậ ể ư ộ ề ộ ỏ ể
hay th tích ch u bi n d ng s có ý nghĩa r t l n:ể ị ế ạ ẽ ấ ớ
- Cho phép ta tìm ra ph ng h ng đ hoàn thành các máy nghi n, l aươ ướ ể ề ự
ch n đúng các ki u máy đúng v i v t li u đã cho.ọ ể ớ ậ ệ
- Th c hi n quá trình nghi n v i m c tiêu th năng l ng riêng th pự ệ ề ớ ứ ụ ượ ấ
nh t, thu đ c hi u qu kinh t cao nh t.ấ ượ ệ ả ế ấ
Qua th c t s d ng máy nghi n cho th y v m t tiêu th năng l ngự ế ử ụ ề ấ ề ặ ụ ượ
và hao mòn các chi ti t máy thì quá trình nghi n là khá t n kém. Vì v y,ế ề ố ậ
yêu c u đ t ra là ch nghi n theo đúng yêu c u k thu t đ t ra, khôngầ ặ ỉ ề ầ ỹ ậ ặ
nghi n th a quá m c c n thi t. Có nh v y m i đ m b o gi m tiêu thề ừ ứ ầ ế ư ậ ớ ả ả ả ụ
năng l ng gi m hao mòn và tăng năng su t máy. ượ ả ấ
a) Thuy t di n tích ế ệ
Thuy t di n tích do P.R. Rittinger, (Đ c,1867) đ xu t: “Công c n thi tế ệ ứ ề ấ ầ ế
đ nghi n v v t th t l thu n v i di n tích m i t o thành”.ể ề ỡ ậ ể ỷ ệ ậ ớ ệ ớ ạ
B ng 1.ả
Tỷ
số
l/L
Đ nghi n Z =Ġộ ề S ph n t hình l pố ầ ử ậ
ph ng đã nghi n vươ ề ỡ
n
S m t ph ng nghi nố ặ ẳ ề
v mỡ
1/2
1/3
1/4
2
3
4
8
27
64
3
6
9
Gi s ta có m t v t hình l p ph ng (hình 1) m i c nh b ng L đ cả ử ộ ậ ậ ươ ỗ ạ ằ ượ
l n l t nghi n v thành các hình l p ph ng m i c nh b ng l:ầ ượ ề ỡ ậ ươ ỗ ạ ằ
Do đó, ta s suy ra các h th c gi a m, n và Z nh sau:ẽ ệ ứ ữ ư
n = Z3 và m = 3(Z-1) = 3(
1
3
−
n
) (2.1)
N i dung c a thuy t di n tích là: gi thi t mu n làm v v t th l pộ ủ ế ệ ả ế ố ỡ ậ ể ậ
ph ng đó b ng m t m t ph ng (v đôi) thì ph i tiêu th m t công A.ươ ằ ộ ặ ẳ ỡ ả ụ ộ
N u nghi n v v t đó thành nh ng v t th l p ph ng v i m i c nh l =ế ề ỡ ậ ữ ậ ể ậ ươ ớ ỗ ạ
2
L
thì ph i dùng ba m t ph ng, khi đó công tiêu th s b ng 3A (s ph n tả ặ ẳ ụ ẽ ằ ố ầ ử
l p ph ng s đ c 2ậ ươ ẽ ượ 3 = 8).
3
Hình 1. S đ các m t ph ng nghi nơ ồ ặ ẳ ề
V y mu n nghi n thành các ph n t l p ph ng v i m i c nh l = ậ ố ề ầ ử ậ ươ ớ ỗ ạ
2
L
thì ph i dùng t i m = 3(Z - 1) m t ph ng, s ph n t l p ph ng nghi n làả ớ ặ ẳ ố ầ ử ậ ươ ề
n = Z3. Khi đó công tiêu th đ nghi n s là: mA = 3A(Z - 1). N u g i Aụ ể ề ẽ ế ọ 1
và A2 là công c n thi t đ nghi n v cùng m t v t th hình l p ph ngầ ế ể ề ỡ ộ ậ ể ậ ươ
v i s m t ph ng nghi n m1 và m2, v i đ nghi n t ng ng Zớ ố ặ ẳ ề ớ ộ ề ươ ứ 1 và Z2 thì
ta có th vi t t s công nghi n v nh sau : ể ế ỷ ố ề ỡ ư
1 Z
1- Z
)1(3
)1(3A m
A
A
2
1
2
1
2
1
2
1
−
=
−
−
== ZA
ZA
Am
(2.2)
Tr ng h p Zườ ợ 1 và Z2 l n, có th b qua s 1 t s và m u s , thì taớ ể ỏ ố ở ử ố ẫ ố
có :
2
1
2
1
Z
Z
A
A=
(2.3)
Đi u đó ch ng t r ng n u nghi n nh (v i các đ nghi n l n) thìề ứ ỏ ằ ế ề ỏ ớ ộ ề ớ
công nghi n t l thu n v i đề ỷ ệ ậ ớ ộ nghi n Z. N u coi công A không đ i thì cóề ế ổ
th vi t:ể ế
Ar = Kr (Z-1) (2.4)
Trong đó:
Ar - công tiêu th toàn ph n;ụ ầ
Kr - h s t l .ệ ố ỷ ệ
Ví d : Công đ nghi n t đ nghi n Zụ ể ề ừ ộ ề 1 = 4 t i đ nghi n Zớ ộ ề 2 = 100 sẽ
tăng lên nh sau:ư
)1(3
)1(3A m
A
A
2
1
2
1
2
1
−
−
== ZA
ZA
Am
=
14
1100
−
−
= 33 l n ầ
Đ nghiên c u các h t có đ ng kính D = 2cm thành h t nh có đ ngể ứ ạ ườ ạ ỏ ườ
kính d1 = 0,5cm ph i c n tiêu th m t công là Aả ầ ụ ộ 1 = 13kWh. V y mu nậ ố
nghi n nh h n n a t i dề ỏ ơ ữ ớ 2 = 0,1cm thì công c n thi t là: ầ ế
4
A2 = A1
−
−
1Z
1 Z
1
2
= A1
−
−
1
d
D
1
D
1
2
d
= 13.
= 82 kWh
T công th c (2.4) ta l i có:ừ ứ ạ
AR = KR
−Ll
L66
6
= K’R(sr –Sr) (2.5)
T đó th hi n rõ công tiêu th t l thu n v i đ tăng di n tích riêngừ ể ệ ụ ỷ ệ ậ ớ ộ ệ
t lúc đ u c a v t th là Sừ ầ ủ ậ ể r = 6/L ng v i kích th c L ho c D t i khi vứ ớ ướ ặ ớ ỡ
thành b t là sộr = 6/l ng v i kích th c l hay d.ứ ớ ướ
Thuy t di n tích ch đúng v i tr ng h p đ nghi n l n nghĩa là v tế ệ ỉ ớ ườ ợ ộ ề ớ ậ
th đ c nghi n nh . Khi đ nghi n nh thì s sai l ch khi tính càng l n.ể ượ ề ỏ ộ ề ỏ ự ệ ớ
Nguyên nhân do quá trình nghi n các ph n t khi nghi n không hoàn toànề ầ ử ề
là hình l p ph ng nên di n tích t ng c ng c a nó th ng l n h n cácậ ươ ệ ổ ộ ủ ườ ớ ơ
m nh v n hình l p ph ng có cùng th tích kho ng 1,2-1,7 l n. Khi tácả ụ ậ ươ ể ả ầ
d ng ngo i l c có nh ng ph n t ch a tách h n mà ch b n t, nghĩa là cóụ ạ ự ữ ầ ử ư ẳ ỉ ị ứ
chi phí công làm bi n d ng nh ng ch a đ c tính đ n.ế ạ ư ư ượ ế
b) Thuy t th tíchế ể
Thuy t th tích do V.L. Kiêcpitrôv (Nga, 1874), sau đó F. Kick (Đ c,ế ể ứ
1885) đ xu t: “Công tiêu thề ấ ụ đ nghi n t l thu n v i th tích (hay kh iể ề ỷ ệ ậ ớ ể ố
l ng) c a ph n v t th bi n d ng”.ượ ủ ầ ậ ể ế ạ
C s c a thuy t th tích là tính công bi n d ng c a v t th khiơ ở ủ ế ể ế ạ ủ ậ ể
nghi n. Liên h v i công th c lý thuy t b n d a trên đ nh lu t Húc (Hook)ề ệ ớ ứ ế ề ự ị ậ
đ xác đ nh công bi n d ng nén, ta th y có nhi u m t t ng ng đ có thể ị ế ạ ấ ề ặ ươ ứ ể ể
dùng công th c đó gi i thích lý thuy t th tích khi nghi n. M c dù khiứ ả ế ể ề ặ
nghi n thì v t th b phá v ngoài gi i h n b n, mà theo đ nh lu t Húc, khiề ậ ể ị ỡ ớ ạ ề ị ậ
nén ép v t li u mà tính công thì không đ v t quá gi i h n b n. ậ ệ ể ượ ớ ạ ề
Hình 2. ch s ph thu c gi a l c tác d ng P và đ bi n d ng ( c a v tỉ ự ụ ộ ữ ự ụ ộ ế ạ ủ ậ
th . Công tiêu th do l c P gây ra bi n d ng ( tính nh sau:ể ụ ự ế ạ ư
A =
∫
λλ
0
Pd
(2.6)
5