Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của dạng răng đĩa nghiền tới chất lượng bột nghiền và năng lượng tiêu thụ trên các máy nghiền bột giấy dạng đĩa

1

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

---------------------------------------

PHẠM QUANG NAM

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƢỞNG CỦA DẠNG

RĂNG ĐĨA NGHIỀN TỚI CHẤT LƢỢNG BỘT NGHIỀN VÀ

NĂNG LƢỢNG TIÊU THỤ TRÊN CÁC MÁY NGHIỀN BỘT

GIẤY DẠNG ĐĨA

Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Thái Nguyên - 2013

Số hóa bởi Trung tâm Học liêu http://lrc.tnu.edu.vn

2

LỜI CAM ĐOAN

Tôi là Phạm Quang Nam, học viên lớp Cao học K13 – CN CTM. Sau hai

năm học tập nghiên cứu, đƣợc sự giúp đỡ của các thầy cô giáo và đặc biệt là sự

giúp đỡ của PGS.TS Nguyễn Đăng Hoè, thầy giáo hƣớng dẫn tốt nghiệp của tôi,

và các thầy cô trong phòng thí nghiệm của trƣờng Giao thông vận tải, Viện Công

nghệ Giấy và Xenluylô, tôi đã đi đến cuối chặng đƣờng để kết thúc khoá học.

Tôi đã chọn đề tài tốt nghiệp là: “Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hƣởng của

răng đĩa nghiền tới chất lƣợng bột nghiền và năng lƣợng tiêu thụ trên các máy

nghiền bột giấy dạng đĩa”.

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi dƣới sự

hƣớng dẫn của PGS.TS Nguyễn Đăng Hoè và chỉ tham khảo các tài liệu đã đƣợc

liệt kê. Tôi không sao chép công trình của các cá nhân khác dƣới bất cứ hình thức

nào. Nếu có tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.

NGƢỜI CAM ĐOAN

Phạm Quang Nam

Số hóa bởi Trung tâm Học liêu http://lrc.tnu.edu.vn

3

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên tôi xin được cảm ơn PGS.TS Nguyễn Đăng Hòe - Thầy hướng dẫn

khoa học của tôi về sự định hướng đề tài, tiếp cận và khai thác các tài liệu tham khảo

cũng như những chỉ bảo trong quá trình tôi viết luận văn.

Tôi xin cảm ơn các cán bộ công nhân viên phòng Thí nghiệm công trình của

trường ĐH Giao thông vận tải và Viện Công nghệ Giấy và Xenluylo đã tạo điều kiện

thuận lợi và giúp đỡ tôi trong quá trình làm thí nghiệm, thực nghiệm để hoàn thành

luận văn này.

Tôi cũng muốn cảm ơn các thầy, cô phòng Sau đại học trường ĐH Kỹ thuật

công nghiệp - Đại học Thái Nguyên đã giúp đỡ tôi hoàn thành khóa học.

Cuối cùng tôi muốn bày tỏ lòng cảm ơn đối với gia đình tôi, các thầy cô giáo,

các bạn đồng nghiệp đã ủng hộ và động viên tôi trong suốt quá trình làm luận văn này.

Tác giả

Phạm Quang Nam

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn

4

MỤC LỤC

Trang

Lời cam đoan………………………………………………………..….....… 1

Lời cảm ơn………………………………………………………….......… 2

Bảng ký hiệu và những chữ viết tắt…………………………………......…... 6

Danh mục bảng biểu…………………………………………………......….. 7

Danh mục hình vẽ, đồ thị…………………………………………………… 8

Phần mở đầu……………………………………………………….......…… 10

Chƣơng 1. Tổng quan về nghiền bột giấy……………………..……......… 13

1.1. Đánh giá chung về nghành công nghiệp giấy………………….….....…. 13

1.2. Nghiền bột giấy……………………………………………….….....…... 15

1.2.1. Vị trí của nghiền bột giấy trong quy trình sản xuất giấy……......… 15

1.2.2. Nguyên liệu bột giấy…………………………….………….....…... 16

1.2.3. Đánh giá chất lƣợng bột giấy sau quá trình nghiền.......................... 18

1.2.4. Các loại máy nghiền đƣợc sử dụng phổ biến ngành công nghiệp

giấy................................................................................................................... 20

1.2.4.1. Máy nghiền Hà Lan....................................................................... 20

1.2.4.2. Máy nghiền côn.............................................................................. 20

1.2.4.3. Máy nghiền đĩa………………………………………….….....… 21

1.3. Nghiền bột giấy trên máy nghiền dạng đĩa……………...……….…....... 23

1.3.1. Nguyên lý nghiền bột giấy…………………………………......….. 24

1.3.2.Thuyết nghiền…………………………………………..…….....…. 24

1.3.2.1. Thuyết tải trọng riêng trên mép dao nghiền……….….....…. 24

1.3.2.2. Thuyết tải trọng riêng trên bề mặt dao nghiền….………...... 26

1.3.3. Đĩa nghiền bột giấy........................................................................... 27

1.3.3.1. Cấu tạo................................................................................... 27

1.3.3.2. Ảnh hƣởng của hình học dao đến nghiền bột giấy................ 28

1.4. Tình hình nghiên cứu, chế tạo đĩa nghiền tại Việt Nam….…………...... 31

Kết luận chƣơng 1……………………………….………………………....... 34

Chƣơng 2: Đối tƣợng nghiên cứu, phƣơng pháp nghiên cứu………........ 35

2.1. Đối tƣợng nghiên cứu............................................................................... 35

2.1.1. Lựa chọn vật liệu nghiền thí nghiệm................................................ 35

5

2.1.2. Các thông số cơ bản cần nghiên cứu................................................. 35

2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu.......................................................................... 36

2.2. u ...... 36

.………....... 36

.…………...... 39

2.2.1 – 1..... 44

2……………………................. 45

2.2.1.5. .............. 49

Kết luận chƣơng 2………………………………............................................ 50

Chƣơng 3: Thiết kế thí nghiệm nghiền bột giấy trên máy nghiền đĩa 51

3.1. Xác định một vài thông số của máy nghiền.............................................. 51

3.1.1. Đƣờng kính đĩa nghiền..................................................................... 51

3.1.2. Năng suất máy nghiền....................................................................... 51

3.1.3. Công suất máy nghiền....................................................................... 52

3.1.4. Chuyển động đai thang của máy....................................................... 53

3.1.5. Đƣờng kính trục d............................................................................. 54

3.1.6. Chọn ổ lăn......................................................................................... 55

3.2. Tính toán lựa chọn một vài thông số của đĩa nghiền................................ 56

3.2.1. Lựa chọn vât liệu chế tạo đĩa............................................................ 56

3.2.2. Lựa chọn thông số hình học của đĩa................................................. 57

3.2.3. Thiết kế chế tạo đĩa nghiền............................................................... 61

Kết luận chƣơng 3............................................................................................ 68

Chƣơng 4: Thực nghiệm và xử lý kết quả nghiên cứu………….....…….. 69

4.1. Nghiên cứu thực nghiệm máy nghiền bột giấy dạng đĩa……….....……. 69

4.1.1. Mục đích……………………………………………….....……….. 69

4.1.2. Các đặc tính thực nghiệm cần xây dựng…………………......……. 69

4.1.3. Các thông số, chỉ tiêu cần xác định bằng thực nghiệm……......…... 69

4.2. Thiết bị thực nghiệm……………………………………………......…... 69

4.3. Thiết bị đo và phƣơng pháp đo thông số thực nghiệm đầu ra……......…. 70

4.3.1. Thiết bị đo và phƣơng pháp đo công suất tiêu thụ N………......….. 70

6

4.3.2. Thiết bị đo và phƣơng pháp đo độ nghiền (0

SR)……….............…. 72

4.3.2.1. Thiết bị đo…………………………………………......…… 72

4.3.2.2. Phƣơng pháp đo…………………………………….....…… 72

4.4. Tổ chức thực nghiệm…………………………………………......…… 72

4.4.1. Thực nghiệm đơn yếu tố………………………………….……......... 73

4.4.1.1. Xác định ảnh hƣởng của tốc độ nghiền X1 tới chất lƣợng

nghiền YS và chi phí năng lƣợng riêng YN...................................................... 73

4.4.1.2. Xác định ảnh hƣởng của chiều rộng răng nghiền X2 tới chất

lƣợng nghiền YS và chi phí năng lƣợng riêng YN............................................ 73

4.4.2. Thực nghiệm đa yếu tố…………………………………….....….. 75

4.4.2.1. Xác định ảnh hƣởng của tốc độ nghiền X1 và chiều rộng

răng nghiền X2 tới chất lƣợng nghiền YS và chi phí năng lƣợng riêng YN...... 75

4.4.2.2. Giải bài toán thƣơng lƣợng giữa hàm chi phí năng lƣợng

riêng YN và hàm độ nghiền YS………….…………………………………… 83

Kết luận chƣơng 4………………………………………………......……….. 85

Kết luận chung………………………………………......…………………... 86

Tài liệu tham khảo…………………………………….....………………….. 87

7

R Bán kính đĩa nghiền mm

v Vận tốc dài của đĩa nghiền m/s

n Tốc độ quay của đĩa v/p

Q Năng suất máy nghiền Kg/h

K1 Hệ số thực nghiệm

K2 Hệ số thực nghiệm

Hệ số điền đầy thể tích của nguyên liệu giữa hai đĩa nghiền

Khối lƣợng thể tích nguyên liệu nghiền Kg/m3

h Khe hở làm việc giữa hai đĩa nghiền mm

n Số vòng quay của trục chính máy nghiền v/p

Qlđ Công suất máy nghiền kW

Nlđ Công suất lắp đặt (công suất động cơ) kW

k Hệ số phụ tải

Nhd Công suất hữu dụng (công suất có ích) kW

Nkt Công suất không tải kW

Bs Tải trọng riêng trên mép dao nghiền J/Km

Ls Chiều dài cắt theo giây đồng hồ Km/s

Nkt Công suất không tải kW

Cf Hệ số tiêu hao phi sản xuất

α Góc nghiêng răng độ

β Góc múi răng đ ộ

X1 đĩ

X2 Chiều rộ

x1 đĩa nghi v/p

x2 Chiều rộ mm

YN Wh/kg

YS Độ nghiền

0

SR

8

1.1: Dự báo tiêu dùng, sản xuất và nhập khẩu bột ở Việt Nam (2011-2015)

1.2: Dự báo tiêu dùng, sản xuất và nhập khẩu giấy ở Việt Nam (2010-2015)

1.3: Dự báo tiêu dùng, sản xuất, xuất nhập khẩu bột giấy Việt Nam (2016-2025)

1.4: Dự báo tiêu dùng, sản xuất, xuất nhập khẩu giấy ở Việt Nam (2016-2025)

1.5 Nam

Bảng 1.6. Thông số lƣỡi dao của máy nghiền đĩa với các loại xơ sợi

Bảng 2.1: Đặc điểm của nguyên liệu thí nghiệm

= 2

Bảng 3.1: Các thông số đĩa nghiền thí nghiệm

Bảng 4.1: Ma trận thí nghiệm ảnh hƣởng của tốc độ nghiền X1 tới chất lƣợng nghiền

Ys

Bảng 4.2: Ma trận thí nghiệm ảnh hƣởng của tốc độ nghiền X1 tới chi phí năng lƣợng

riêng YN

Bảng 4.3: Ma trận thí nghiệm ảnh hƣởng của chiều rộng răng nghiền X2 tới chất lƣợng

nghiền Ys

Bảng 4.4: Ma trận thí nghiệm ảnh hƣởng của chiều rộng răng nghiền X2 tới chi phí

năng lƣợng riêng YN

1 chiều rộng răng

nghiền X2 tới chất lƣợng nghiền Ys

1 chiều rộng răng

nghiền X2 N.