Đồ án Tính toán thiết kế thiết bị lọc ép bùn băng tải công suất 200kg/h

C dV V F dτ ⎡ ⎤⎢ ⎥⎣ ⎦ ® . Gi¸ trÞ CV vµ Ct® ®−îc x¸c ®Þnh khi F lµ h»ng sè. V dτ dV 0 Δp Cv Δp 0 ¸p s uÊt kh« ng ®æi §é nÐn kh«ng ®æi B· c hÞ u nÐ n B · kh «n g ch Þu n Ðn H×nh III.2 Quan hÖ /d dVτ cho qu¸ tr×nh H×nh III.3 Quan hÖ phô thuéc läc víi p = const vµ / onstd dV cτ = pΔ cña b· chÞu nÐn vµ kh«ng chÞu nÐn. §å ¸n tèt nghiÖp Khoa: CNSH & MT TrÇn ThÞ ¸nh NguyÖt MSSV: 505303041 33 III.1.2 Thùc nghiÖm víi b· chÞu nÐn Ðp §èi víi b· chÞu nÐn, h»ng sè läc CV (hoÆc CH) t¨ng cïng víi sù t¨ng cña ¸p suÊt pΔ . Ph−¬ng ph¸p thùc nghiÖm tiÕn hµnh ë nhiÒu ¸p suÊt kh¸c nhau (mçi thÝ nghiÖm thùc hiÖn ë mét onstp cΔ = nh− ®· tiÕn hµnh víi b· kh«ng chÞu nÐn). KÕt qu¶ thu ®−îc lµ ®−êng cong cã ®iÓm cùc ®¹i. ¸p suÊt ë ®iÓm cùc trÞ biÓu thÞ gi¸ trÞ tèi −u cña qu¸ tr×nh läc, v× cã vËn tèc läc lín nhÊt. Ph−¬ng tr×nh (II.44) vµ (II.45) cã d¹ng: 2. . / a b V p V CC p p V p F F τΔ = Δ + Δ (II .44a) '. . . . . . . / 2 a bp r V rp p V F F F τ ρ μ α ρ μ βΔ ⎛ ⎞= Δ + Δ⎜ ⎟⎝ ⎠ (II.45a) Ph−ong tr×nh (II.44a) vµ (II.45a) cã d¹ng ®−êng th¼ng, nÕu cã quan hÖ hµm sè / p Vf V F F τΔ ⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎝ ⎠ , cã ®é dèc ' a VC pΔ ë ph−¬ng tr×nh (II.44a) vµ '. . . 2 ar pρ μα Δ [ë ph−¬ng tr×nh (II.45a) ] vµ c¾t trôc tung t¹i 2 bC p F Δ [ë ph−¬ng tr×nh (II.44a) ] vµ . . . . b r F p ρ μ β Δ [ë ph−¬ng tr×nh (II.45a) ]. TiÕn hµnh thÝ nghiÖm ®Ó ®o c¸c ®¹i l−îng , pτ Δ vµ V, ®−êng thùc nghiÖm lµ ®−êng th¼ng. Sè mò a ®−îc x¸c ®Þnh b»ng c¸ch ®o ®é dèc cña ®−êng th¼ng, hoÆc tõ ph−¬ng tr×nh (II.44a) lËp quan hÖ 'lg lgVC a p+ Δ theo lg pΔ , ta còng cã ®−êng th¼ng víi ®é dèc tg bα = vµ c¾t trôc tung t¹i 2C/F. Nh− vËy, c¸c gi¸ trÞ C’V, a, b vµ c ®· ®−îc x¸c ®Þnh. Lµm t−¬ng tù ph−¬ng tr×nh (II.45a) còng x¸c ®Þnh ®−îc ' ,α β víi a, b ®· biÕt. Trong thùc tÕ gi¸ trÞ a giao ®éng tõ 0,01 ®Õn 0,15 ®èi víi b· Ýt chÞu nÐn vµ b»ng 0,9 ®èi víi b· chÞu nÐn cao. III.2 X¸C §ÞNH C¸C TH¤NG Sè §ÆC TR¦NG III.2.1 X¸c ®Þnh chiÒu cao líp b· Dùa vµo hµm ( )H H τ= n¨ng suÊt läc ®−îc tÝnh theo ph−¬ng tr×nh (II.22) cã d¹ng: . .V pQ k F Hτ Δ= = (II.22a) §å ¸n tèt nghiÖp Khoa: CNSH & MT TrÇn ThÞ ¸nh NguyÖt MSSV: 505303041 34 ChiÒu cao líp b· ( )H H τ= phô thuéc vµo thêi gian läc. ë thêi ®iÓm 0τ = cã líp läc H0 (øng víi ®é thÈm thÊu k) chÝnh lµ chiÒu dµy v¸ch ng¨n hoÆc chiÒu cao t−¬ng ®−¬ng cña b· víi qu¸ tr×nh läc liªn tôc, nªn ph−¬ng tr×nh cã d¹ng: ( )0 . .k F pQ H H τ Δ= + (II.46) Sù t¨ng chiÒu dµy líp b· phô thuéc vµo l−îng chÊt r¾n Vr hoÆc l−îng n−íc läc V ®−îc t¸ch ra trong qu¸ tr×nh läc ®Õn thêi ®iÓm τ . Tõ l−îng huyÒn phï Vhp(m 3), nång ®é huyÒn phï (kg/m3) vµ khèi l−îng riªng cña h¹t r¾n rρ tÝnh ®−îc l−îng h¹t r¾n Vr: r hp r jV V ρ= hoÆc 11hp hp r r j jV V Vρ ρ ⎛ ⎞ −= − =⎜ ⎟⎝ ⎠ NÕu biÕt thÓ tÝch mao qu¶n (®é xèp) ε cña b·, th× thÓ tÝch b· ®−îc tÝnh: . . . 1 1 1 hpr b r r VV j V jV V j ψε ε ρ ε ρ= = = =− − − − (II.47) ChiÒu dµy líp b· t¹i thêi ®iÓm τ : ( ) 0 1 .H V Qd F F τψτ ψ τ= = ∫ (II.48) Thay ( )H τ vµo ph−¬ng tr×nh (II.46) ta cã: 0 0 . .k F pQ H Qd F τψ τ Δ= ⎛ ⎞+ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ∫ (II.49) Ph−¬ng tr×nh (II.49) ë d¹ng vi ph©n sÏ lµ: 3 2 0. . dQ Q d k F p ψ τ =Δ (II.50) Gi¸ trÞ tÝch ph©n cña ph−¬ng tr×nh (II.50) ë giíi h¹n Q = Q0 khi 0τ = lµ: 0 2 0 1 2 . . QQ pk H ψ τ = Δ+ (II.51) víi: 0 0 . .k F pQ H Δ= L−îng n−íc läc tÝnh tõ ph−¬ng tr×nh (II.51) lµ: §å ¸n tèt nghiÖp Khoa: CNSH & MT TrÇn ThÞ ¸nh NguyÖt MSSV: 505303041 35 0 2 0 . 1 2 . 1F H pV k H ψ τψ ⎛ ⎞Δ= + −⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠ (II.52) ChiÒu cao toµn bé cña v¸ch läc (gåm líp b· vµ v¸ch ng¨n) ®−îc tÝnh theo c«ng thøc: ( )0 0 2 0 1 2 . pH H H H k H τ ψ τΔ= + = + (II.53) Víi ( )H τ ®−îc x¸c ®Þnh tõ ph−¬ng tr×nh (II.48). III.2.2 X¸c ®Þnh ®éng lùc qu¸ tr×nh läc III.2.2.1. Ph−¬ng tr×nh läc ®−îc thiÕt lËp tõ ph−¬ng tr×nh vi ph©n cña Carmann XuÊt ph¸t t− ph−¬ng tr×nh vi ph©n cña Hagen – Poil¬: . . .. dV F p jVd F ατ μ β Δ= ⎡ ⎤+⎢ ⎥⎣ ⎦ (II.54) Trong ®ã: α - trë lùc riªng cña b· tÝnh theo ®¬n vÞ khèi l−îng h¹t r¾n, m/kg; j - thµnh phÇn cña b· trong huyÒn phï, tÝnh theo m3 n−íc trong; β - trë lùc cña v¸ch ng¨n, 1/m. TÝch ph©n ph−¬ng tr×nh (II.54) víi onstp cΔ = tÝnh ®−îc l−îng n−íc trong: 2 2 2 2. . . . 2 . . . . . . . F F F j pV j μ β μ β μ α τ μα − + + Δ= (II.55) L−îng h¹t r¾n thu ®−îc S = j.V, thêi gian läc ®−îc tÝnh b»ng: ( )2 2 . . 2 . . 2 . jV F V F p μ α βτ += Δ (II.56) Khi vËn tèc läc kh«ng ®æi dV Q dτ = (khi ¸p suÊt thay ®æi ®Õn axmpΔ ) th× n¨ng suÊt läc cã gi¸ trÞ: ax. . . mF p FV Q j βμ α ⎛ ⎞Δ= −⎜ ⎟⎝ ⎠ (II.57) Thêi gian läc thu ®−îc l−îng n−íc trong V ë axmpΔ víi dV/dτ = Q = const: ax. . . . mF pV F Q Q Q j τ βμ α ⎛ ⎞Δ= = −⎜ ⎟⎝ ⎠ (II.58) §å ¸n tèt nghiÖp Khoa: CNSH & MT TrÇn ThÞ ¸nh NguyÖt MSSV: 505303041 36 C¸c th«ng sè ,α β ®−îc x¸c ®Þnh b»ng thùc nghiÖm. Trong tr−êng hîp läc víi onstp cΔ = , th× α vµ β ®−îc tÝnh nh− môc (II.5.1.3). Tr−êng hîp sè liÖu thùc nghiÖm ®−îc biÓu thÞ theo quan hÖ ( )f V V τ = , th× ph−¬ng tr×nh (II.56) cã d¹ng: . . . 2 . . j V V F p F p τ μ α μ β= +Δ Δ (II.56a) Ph−¬ng tr×nh cã d¹ng ®−êng th¼ng nªnα vµβ ®−îc tÝnh qua hÖ sè gãc vµ ®iÓm c¾t ë trôc tung. NÕu tiÕn hµnh thùc nghiÖm ë dV/dτ = Q = const, th× ph−¬ng tr×nh (II.56) cã d¹ng: 2 . . . . .j Q Qp V F F μα μ βΔ = + (II.58a) §−êng th¼ng ( )p f VΔ = cã gãc nghiªng vµ ®iÓm c¾t víi trôc tung, nªn α vµβ ®−îc x¸c ®Þnh. §èi víi b· chÞu nÐn, cÇn thiÕt lËp quan hÖ gi÷a trë lùc riªng cña tõng lo¹i b· víi 0pΔ . D¹ng cña ph−¬ng tr×nh thùc nghiÖm tÝnh α lµ: ( ) ( )0 0 1 0 nf p pα α α= Δ = + Δ (II.59) NÕu bá qua trë lùc v¸ch ng¨n (®èi víi b· chÞu nÐn Ðp) ta tÝnh l−îng n−íc läc theo c«ng thøc: ( ) ( ) 0 0 0 0 1 0 2 . 2 . . . . n p pV F F j f p j p τ τ μ μ α α Δ Δ= =Δ ⎡ ⎤+ Δ⎣ ⎦ (II.60) Trë lùc riªng kh«ng nh÷ng phô thuéc vµo ¸p suÊt, mµ cßn phô thuéc vµo c¸c thõa sè kh¸c. C¸c mao qu¶n trong líp b· dÇn bÞ bÝt kÝn trong qu¸ tr×nh läc do c¸c phÇn tö r¾n, nªn trë lùc t¨ng, tøc cã quan hÖ: ( )f Vα = hoÆc ( )f Vβ = (II.61) MÆt kh¸c vËn tèc läc phô thuéc vµo trë lùc b·, nªn: dVf d α τ ⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎝ ⎠ (II.62) §å ¸n tèt nghiÖp Khoa: CNSH & MT TrÇn ThÞ ¸nh NguyÖt MSSV: 505303041 37 Tuy nhiªn, v× trong b· cßn l−u mét l−îng n−íc trong, nªn j trong ph−¬ng tr×nh (II.54) ®−îc thay b»ng ( )1 . i jϕ− , víi ϕ ®é Èm cña b· (thÓ tÝch n−íc trong cã trong 1kg b·). Khi ®ã ph−¬ng tr×nh (5.150) cã kÕt qu¶ tÝch ph©n: ( ) ( )2 21 . . . 2 . . . . 1 . . . jF j p j V j ϕ μ β μ β μα τ ϕ μα ⎡ ⎤− − + + Δ⎢ ⎥−⎢ ⎥⎣ ⎦= (II.63) Ta cã 1 .a VV jϕ= − - l−îng n−íc chøa trong huyÒn phï. . 1 .a V jS V j jϕ= = − - l−îng h¹t r¾n chøa trong huyÒn phï. Bá qua trë lùc v¸ch ng¨n, ph−¬ng tr×nh (II.63) cã d¹ng: ( )02 . 1 . . . p j V F j τ ϕ μ α Δ −= (II.63a) III.2.2.2. Qu¸ tr×nh läc ®−îc tiÕn hµnh ë ¸p suÊt tèi −u ®èi víi b∙ chÞu nÐn Tøc vËn tèc läc cùc ®¹i, kÕt hîp ph−¬ng tr×nh (II.54) vµ (II.63), bá qua β ta cã ph−¬ng tr×nh: ( ) 2 0 0 1 0 . . . n F pdV Q d jV pτ μ α α Δ= = ⎡ ⎤+ Δ⎣ ⎦ (II.64) TÝch ph©n tõ 0 ®Õn 1τ øng 0 ®Õn V1 ta cã: ( ) 2 1 0 1 0 1 0 2 . . . . n F pV j p τ μ α α Δ= ⎡ ⎤+ Δ⎣ ⎦ (II.65) LÊy ®¹o hµm ph−¬ng tr×nh (II.65) theo 0pΔ . §Æt ( )0 0 dV d p =Δ , gi¶i ra ta ®−îc ¸p suÊt tèi −u 0, tpΔ ö ( ) 1 0 0, 1 1 n tp n α α ⎡ ⎤Δ = ⎢ ⎥−⎣ ⎦ö (II.66) §å ¸n tèt nghiÖp Khoa: CNSH & MT TrÇn ThÞ ¸nh NguyÖt MSSV: 505303041 38 H×nh III.4. Sù ph©n bè ¸p suÊt vµ lùc nÐn trong líp b· Theo F.A. Orlicek, chØ cã líp b· kÒ v¸ch ng¨n míi cã ¸p lùc 0pΔ . Líp b· cµng xa v¸ch ng¨n ¸p lùc cµng nhá dÇn vµ ë ngay bÒ mÆt b· cã ¸p lùc b»ng kh«ng (h×nh III.4). V× vËy, lùc nÐn thay ®æi däc theo chiÒu dµy b·, nªn cÇn chó ý ®Õn trë lùc α . Líp b· cã chiÒu dµy dz th× ph−¬ng tr×nh läc cã d¹ng: . .dp Q dz F μα= (II.67) Trong ph−¬ng tr×nh ( )f pα = , nªn cã thÓ viÕt: ( ). .Q f pdp dz F μ= (II.68) Kho¶ng c¸ch z bÊt kú ®Õn v¸ch ng¨n ®−îc tÝnh: .Vz j F = (II.69) TÝch ph©n ph−¬ng tr×nh (II.68): ( ) . onstdp Q dz c f p F μ= +∫ ∫ (II.70) T¹i 10 1, . Vp p z z j F = = = ta ®−îc: ( ) 0 0 1 1 2 . . . p p jV Q dp F f p μ Δ= ∫ (II.71) 0 Δp dp dZ Δpc Δpp z Lớp bã· Vách ngăn Chiều dày Z p §å ¸n tèt nghiÖp Khoa: CNSH & MT TrÇn ThÞ ¸nh NguyÖt MSSV: 505303041 39 V× qu¸ tr×nh läc khi ¸p suÊt kh«ng ®æi lu«n æn ®Þnh øng víi mçi V, nªn tæng qu¸t cã thÓ viÕt: ( ) 0 0 2. . p p V dV F dp d j f pτ μ Δ = ∫ (II.72) hoÆc ( ) 0 0 2 2. 2 . p p V F dp j f p τ μ Δ = ∫ (II.73) III.2.2.3. X¸c ®Þnh ¸p suÊt tèi −u LÊy ®¹o hµm ph−¬ng tr×nh (II.73) theo 0pΔ vµ ®Æt ( )0 0 dV d p =Δ , tøc: ( ) ( ) 2 0 0 . 1. 0 . dV F d p j f p τ μ= =Δ Δ (II.74) Tõ ph−¬ng tr×nh (II.74) l−îng n−íc trong tÝnh ®−îc khi ( )0f pΔ →∞ . §iÒu nµy chøng tá gi¸ trÞ tåi −u cña ¸p suÊt, vËn tèc läc ®¹t cùc ®¹i phï hîp víi kÕt qu¶ thùc nghiÖm. ¸p suÊt tèi −u kh«ng chØ phô thuéc vµo líp b·, mµ cßn nhiÒu yÕu tè ¶nh kh¸c. Pháng ®o¸n cã thÓ do v¸ch ng¨n bÞ c¸c h¹t r¾n bÝt kÝn h¬n khi ¸p suÊt t¨ng (h×nh III.5). H×nh III.5. Sù ph©n bè bÒ mÆt läc qua s¾p xÕp cña h¹t r¾n III.2.3 TÝnh n¨ng suÊt läc theo thùc nghiÖm ViÖc tÝnh to¸n qu¸ tr×nh läc theo ®iÒu kiÖn ¸p suÊt hoÆc n¨ng suÊt kh«ng ®æi chØ ®óng cho lý thuyÕt, v× trong thùc tÕ nh÷ng tr−êng hîp trªn khã x¶y ra. Do ®ã n¨ng suÊt läc còng ®−îc tÝnh theo ®iÒu kiÖn lµm viÖc cô thÓ b»ng thùc nghiÖm. Dùa vµo lý thuyÕt nhiÒu tµi liÖu chuyªn m«n ®· ®−a ra c¸c ®å thÞ hoÆc b¶ng tra quan hÖ gi÷a thêi gian víi trë lùc läc vµ n¨ng suÊt läc. §å ¸n tèt nghiÖp Khoa: CNSH & MT TrÇn ThÞ ¸nh NguyÖt MSSV: 505303041 40 Quan hÖ phô thuéc gi÷a ¸p suÊt vµ n¨ng suÊt dÔ dµng x¸c ®Þnh b»ng c¸ch ®o ¸p suÊt vµ thÓ tÝch cña bÓ läc. Theo Tillier: ( ) 0 0 1 . . . . ip p p s p g j m dpV j Qμ ρ α − =−= ∫ (II.77) Trong ®ã: m - tû sè gi÷a khèi l−îng b· −ít vµ b· kh«; p – ¸p suÊt lµm viÖc; pi – ¸p suÊt ë bÒ mÆt ph©n giíi gi÷a b· vµ v¸ch ng¨n; ps – ¸p lùc cña líp b·; g – gia tèc träng tr−êng; 0 0 p s p dpα α Δ = ∫ - trë lùc riªng trung b×nh cña líp b·. C¸c th«ng sè g, m, j, vμ ρµ cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc, nªn coi lµ c¸c ®¹i l−îng kh«ng ¶nh h−ëng ®Õn qu¸ tr×nh läc. V× d dVQ τ= nªn ph−¬ng tr×nh (II.77) ®−îc viÕt: ( ) 0 0 1 . . . p s p g j m dpdVV d jτ μ ρ α Δ−= ∫ (II.77a) NÕu biÕt quan hÖ gi÷a V vµ t, ph−¬ng tr×nh (II.77a) gi¶i ®−îc. Khi ®ã quan hÖ V = f(t) cã d¹ng Parapol nÕu qu¸ tr×nh läc víi ¸p suÊt kh«ng ®æi vµ cã d¹ng ®−êng th¼ng nÕu n¨ng suÊt läc kh«ng ®æi. Ph−¬ng tr×nh (II.77a) cã thÓ viÕt: ( ) 0 0 . . 1 . p s p dp dV jV d g m j μ ρ α τ Δ = −∫ (II.78) Ph©n tÝch c¸c ®−êng cong läc theo tõng ¸p suÊt vµ n¨ng suÊt sÏ nhËn ®−îc mét líp ®−êng cong. §Ó ®−êng quan hÖ cã d¹ng ®−êng th¼ng ®−îc biÓu thÞ theo to¹ ®é logarit. D¹ng ®−êng th¼ng: V + C = K.ta (II.79) víi K vµ C - c¸c h»ng sè; a - ®Æc tr−ng ®é dèc ®−êng (V +C) = f(t) trong to¹ ®é logarit. Theo David h»ng sè C ®−îc tÝnh: 2 1 2 3 1 2 3 . 2 V V VC V V V −= − + − (II.80) §å ¸n tèt nghiÖp Khoa: CNSH & MT TrÇn ThÞ ¸nh NguyÖt MSSV: 505303041 41 Trong ®ã: V1, V2 - thÓ tÝch ë giai ®o¹n ®Çu vµ cuèi qu¸ tr×nh; V3 - thÓ tÝch trung b×nh t−¬ng øng 3 1 2.τ τ τ= ; t1, t2 - thêi gian øng víi V1 vµ V2. §¹o hµm theo t ph−¬ng tr×nh (II.79) cho ta: 1dV . . d aa K ττ −= (II.81) KÕt hîp ph−¬ng tr×nh (II.79) vµ (II.81) ®−îc: ( )a V CdV dτ τ += (II.82) Quan hÖ (II.82) chØ thuÇn tuý to¸n häc, v× khi 0τ = cho ta gi¸ trÞ kh«ng x¸c ®Þnh (lín v« cïng) cña n¨ng suÊt, v× t¹i thêi ®iÓm nµy ch−a h×nh thµnh líp b·, nªn trë lùc ch−a cã. Nãi chung c¸c h»ng sè ®−îc x¸c ®Þnh b»ng c¸ch quan s¸t qu¸ tr×nh läc ngay ë thêi ®iÓm xuÊt ph¸t. C¸ch tiÕn hµnh dùa vµo quan hÖ ( )V f τ= hoÆc ( )p f τ= tõ nh÷ng sè liÖu ®o theo Tiller. KÕt qu¶ thu ®−îc hoµn toµn tho¶ m·n víi c¬ së lý thuyÕt ph−¬ng tr×nh (II.777). VÝ dô: B¶ng III.1. Gi¸ trÞ thùc nghiÖm cña Tiller V, l/m2 407 814 1221 1628 2035 2442 2849 t, ph 19,2 41,6 69,0 103,0 145,0 195,0 253,0 pd−, at 0,721 1,505 2,170 2,45 2,625 2,758 2,821 BiÓu diÔn trªn to¹ ®é logarit ( )lg lgV f τ= sÏ x¸c ®Þnh ®−îc c¸c h»ng sè C tõ ph−¬ng tr×nh (II.80) vµ (II.81): C = 407 l/m2. Hµm ( ) ( )lg lgV C f τ+ = cho ta ®−êng th¼ng cã gãc nghiªng øng a = 0,563. Tõ ph−¬ng tr×nh (5.190), ®¹i l−îng dV/dt tÝnh ®−îc theo c¸c gi¸ trÞ ®· biÕt C, V, a vµ t, nh− b¶ng III.2 B¶ng III.2. Gi¸ trÞ tÝnh V + C, l/m2 T, ph a(V + C), l/m2 ( ) 2dV / . d a V C l m phτ τ += , Pd−, at 814 19,2 436 22,75 0,721 1220 41,6 655 15,74 1,505 1628 69,0 872 12,65 2,170 §å ¸n tèt nghiÖp Khoa: CNSH & MT TrÇn ThÞ ¸nh NguyÖt MSSV: 505303041 42 2035 103,0 1090 10,59 2,450 2442 145,0 1320 9,11 2,625 2849 195,0 1529 7,84 2,758 3256 253,0 1746 6,90 2,821 HoÆc dùa vµo ph−¬ng tr×nh (II.77) tÝnh ®−îc l−îng n−íc trong (b¶ng III.3) B¶ng III.3. Quan hÖ thÓ tÝch n−íc trong vµ ¸p suÊt tÝnh theo ph−¬ng tr×nh (II.77) V, l/m2 phót 0 4,07 8,14 12,21 16,28 20,85 23,20 pd−, at 3,045 2,982 2,688 2,261 1,687 0,721 0 §å thÞ trªn h×nh III.6 biÓu thÞ quan hÖ theo b¶ng III.2 dup , at 2dV/dτ , l/m .ph 1 2 3 5 10 15 20 Trî lôc v¶i läc §uêng tÝnh to¸n §uêng lý thuyÕt H×nh III.6. So s¸nh ®−êng cong läc lý thuyÕt vµ ®−êng cong tÝnh to¸n vµ hµm quan hÖ cña trë lùc v¶i läc (v¸ch ng¨n) ë b¶ng III.1, quan hÖ ( )p f τ= t¹i 0τ = cã ¸p suÊt d− 0,35. Nh− vËy ®−êng biÓu diÔn trë lùc v¸ch ng¨n xuÊt ph¸t tõ p = 0,35 at(d−). Tõ ®−êng th¼ng quan hÖ p – V ®· tÝnh ®−îc, ta x¸c ®Þnh ®−îc ¸p suÊt pi ë bÒ mÆt giíi h¹n gi÷a b· vµ v¸ch ng¨n vµ ¸p lùc cña b· p – pi =Dp0. Tõ c¸c th«ng sè ®· biÕt g, μ , m, j vµ ρ , gi¸ trÞ tÝch ph©n cña ph−¬ng tr×nh (II.78) ®−îc tÝnh. §å ¸n tèt nghiÖp Khoa: CNSH & MT TrÇn ThÞ ¸nh NguyÖt MSSV: 505303041 43 Ph−¬ng ph¸p ®· nªu gióp cho viÖc tÝnh n¨ng suÊt läc, dÉu cã sù thay ®æi cña huyÒn phï, v¸ch läc hoÆc ¸p suÊt lµm viÖc. III.3 M¤ H×NH THÝ NGHIÖM X¸C §ÞNH C¸C TH¤NG Sè THùC NGHIÖM III.3.1 X¸c ®Þnh Dp, t, V, H vµ F V× qu¸ tr×nh läc ®ßi hái nhiÒu sè liÖu ph¶i x¸c ®Þnh b»ng thùc nghiÖm. §Ó cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc c¸c sè liÖu thùc nghiÖm ta cã thÓ tiÕn hµnh theo 1 s¬ ®å thÝ nghiÖm nh− sau: 1 2 3 45 6 7 8 9 10 H×nh III.7 S¬ ®å thÝ nghiÖm 1 - bÓ chøa huyÒn phï; 2 - bÓ chøa n−íc trong; 3 - bÓ läc; 4 – b×nh l−êng ®o l−îng n−íc läc; 5 - b×nh chøa huyÒn phï ch¶y trµn; 6 - ¸p kÕ ch÷ U; 7 - b×nh ch©n kh«ng; 8 - b×nh ®iÒu ¸p; 9 - b×nh t¸ch bät; 10 - b¬m ch©n kh«ng. Trong s¬ ®å h×nh III.7 thiÕt bÞ läc lµ phÔu 3 cã van ë ®¸y. Tr−íc tiªn huyÒn phï ®−îc läc ë ¸p suÊt kh«ng ®æi Dp sÏ t¹o ra líp b· cã chiÒu dµy x¸c ®Þnh. Sau ®ã cho dßng huyÒn phï liªn tôc vµo, n−íc trong ®i qua líp b· víi cïng hiÖu sè ¸p suÊt. §å ¸n tèt nghiÖp Khoa: CNSH & MT TrÇn ThÞ ¸nh NguyÖt MSSV: 505303041 44 TiÕn hµnh thÝ nghiÖm ®o c¸c ®¹i l−îng: Dp, t, V, H vµ F. Khi kÕt thóc thÝ nghiÖm, b· ®−îc ®em sÊy kh« vµ c©n víi khèi l−îng b· kh« Mp. Tõ s¬ ®å thÝ nghiÖm nµy thu ®−îc bé sè liÖu d−íi d¹ng b¶ng nh− sau 1pΔ 2pΔ Thêi gian läc t, (s) L−îng n−íc läc V, (l) Thêi gian läc t, (s) L−îng n−íc läc V, (l) - - - - - - - - - - - - Vµ c¸c th«ng sè cña mét lo¹i bïn nhÊt ®Þnh nh−: nång ®é huyÒn phï x(khèi l−îng); ®é nhít läc μ kp.s/m2; khèi l−îng riªng n−íc läc ρ kg/m3; khèi l−îng riªng h¹t r¾n rρ kg/m3; khèi l−îng riªng cña b· bρ kg/m3; ®é Èm cña b· ϕ (%theo khèi l−îng) ë 1pΔ vµ 2pΔ . Tõ b¶ng sè liÖu trªn nãi lªn sù phô thuéc DV vµo t vµ Dp vµ ta sÏ x¸c ®Þnh ®−îc ®é Èm t¹i c¸c thêi gian läc kh¸c nhau cña b· . III.3.2 X¸c ®Þnh l−îng láng cßn l¹i trong b· H×nhIII.8 S¬ ®å thÝ nghiÖm x¸c ®Þnh l−îng láng trong b· cña qu¸ tr×nh läc 1 - bÓ läc; 2 - van ba ng¶; 3 - b×nh ¸p lùc; 4 - cét ®Öm; 5 - Èm kÕ; 6 - ¸p kÕ ch÷ U; 7 - ¸p kÕ chøc n¨ng; 8 - ®ång hå ®o l−îng khÝ; 9 - ®iÒu chØnh ¸p lùc; 10 - van khÝ; 11 - ph©n ly. B· ®−îc ®−a vµo hoÆc tù h×nh thµnh ë bÓ läc theo tõng líp. TiÕn hµnh ®o ¸p lùc cho tõng líp, t¸ch láng qua sÊy, ®o tiÕp tôc líp míi. Qua ®ã cã thÓ tÝnh §å ¸n tèt nghiÖp Khoa: CNSH & MT TrÇn ThÞ ¸nh NguyÖt MSSV: 505303041 45 ®−îc phÇn tr¨m láng theo b· kh«. Nhê van ba ng¶ mµ b×nh läc lµm viÖc ë ¸p suÊt hoÆc ch©n kh«ng. Dßng khÝ b·o hoµ ®−îc thùc hiÖn trong b×nh ¸p lùc 3 hoÆc trong cét ®Öm 4 vµ ®−îc ®o nhê Èm kÕ 5. HiÖu sè ¸p suÊt cña líp b· ®−îc ®o b»ng ¸p kÕ 6. Ph©n bè ¸p suÊt däc líp b· ®−îc ®o b»ng ¸p kÕ 7. §o l−îng khÝ dïng ®ång hå 8. §iÒu chØnh hiÖu sè ¸p suÊt dïng bé ®iÒu khiÓn 9 hoÆc van khÝ 10. Sù liªn kÕt dÝnh cña b· ®−îc h¹n chÕ nhê c¸c vßng ®Öm cao su ®Ó tr¸nh sù b¶m dÝnh gi÷a b· vµ thµnh thiÕt bÞ vµ h×nh thµnh lùc kÐo. V¸ch ng¨n cña bÓ läc cã kÝch th−íc lín h¬n kÝch th−íc cña h¹t r¾n trong b·. III.4 C¥ Së TÝNH TO¸N HÖ THèNG TRUYÒN §éNG B¡NG T¶I III.4.1. Bé truyÒn ®éng ®ai ph¼ng . . H×nh III.9 Bé truyÒn ®ai ph¼ng Bé truyÒn ®ai gåm 2 b¸nh ®ai, (h×nh III.9) b¸nh dÉn 2 vµ b¸nh bÞ dÉn 1. Do cã ma s¸t gi÷a ®ai vµ b¸nh, b¸nh dÉn quay sÏ truyÒn chuyÓn ®éng vµ c¬ n¨ng sang b¸nh bÞ dÉn. 1 2 1 15 7 5 7 D D = ÷ = ÷1 2 D Cho phÐp D TruyÒn ®éng ®ai ®−îc dïng ®Ó truyÒn ®éng gi÷a c¸c trôc xa nhau. §ai ®−îc m¾c lªn hai víi lùc c¨ng ban ®Çu F0, nhê ®ã cã thÓ t¹o ra lùc mas¸t trªn bÒ mÆt tiÕp xóc gi÷a ®ai vµ b¸nh ®ai vµ nhê lùc mas¸t mµ t¶i träng ®−îc truyÒn ®i. III.4.2. ¦u nh−îc ®iÓm vµ ph¹m vi sö dông ™ TruyÒn ®éng ®ai cã c¸c −u ®iÓm sau : ™ Cã kh¶ n¨ng truyÒn chuyÓn ®éng vµ c¬ n¨ng gi÷a c¸c trôc ë kh¸ xa nhau ™ Lµm viÖc ªm, kh«ng ån. ™ Gi÷ ®−îc an toµn cho c¸c chi tiÕt m¸y kh¸c khi bÞ qu¸ t¶i (lóc nµy ®ai sÏ tr−ît tr¬n trªn b¸nh). §å ¸n tèt nghiÖp Khoa: CNSH & MT TrÇn ThÞ ¸nh NguyÖt MSSV: 505303041 46 ™ KÕt cÊu ®¬n gi¶n, gi¸ thµnh rÎ. ™ C¸c nh−îc ®iÓm cña truyÒn ®éng ®ai : ™ Khu«n khæ kÝch th−íc kh¸ lín (khi cïng mét ®iÒu kiÖn lµm viÖc, th−êng riªng ®−êng kÝnh b¸nh ®ai ®· lín h¬n ®−êng kÝnh b¸nh r¨ng tíi 5 lÇn) ™ Tû sè truyÒn kh«ng æn ®Þnh v× cã tr−ît ®µn håi cña ®ai trªn b¸nh. ™ Lùc t¸c dông lªn trôc vµ æ lín do ph¶i c¨ng ®ai (lùc t¸c dông lªn trôc vµ æ t¨ng thªm kho¶ng 2 ÷ 3 lÇn so víi trong truyÒn ®éng b¸nh r¨ng). ™ Tuæi thä thÊp khi lµm viÖc víi vËn tèc cao. III.4.3. Lùa chän ®ai truyÒn ph¼ng ™ ViÖc lùa chän ®ai truyÒn ph¼ng phô thuéc vµo kh¶ n¨ng kÐo vµ tÝnh æn ®Þnh cña søc c¨ng ban ®Çu cña ®ai còng nh− c¸c ®iÒu kiÖn lµm viÖc kh¸c: ®é dao ®éng cña t¶i träng lµm viÖc, sù qu¸ t¶i ng¾n h¹n, nhiÖt ®é, ®é Èm ™ H−íng dÉn viÖc lùa chän ®ai truyÒn ph¼ng ®−îc giíi thiÖu trong b¶ng III.4 B¶ng III.4. Lùa chän ®ai truyÒn ph¼ng Th«ng sè x¸c ®Þnh §ai truyÒn V¶i sîi b«ng TÈm cao su §Æc tr−ng c¬ b¶n Kh¶ n¨ng kÐo §é æn ®Þnh cña søc c¨ng ban ®Çu §iÒu kiÖn lµm viÖc §é dao ®éng lín cña t¶i träng lµm viÖc (va ®Ëp) Sù qu¸ t¶i ng¾n h¹n TruyÒn ®éng ®ai chÐo, ph©n nh¸nh, b¸nh ®ai bËc hoÆc cã gê. NhiÖt ®é n©ng cao §é Èm n©ng cao H¬i n−íc Bôi Trung b×nh Kh«ng ®¹t Cho phÐp 30 – 40% Kh«ng thÝch hîp æn ®Þnh ®Õn 500C Kh«ng thÝch hîp Kh«ng thÝch hîp Kh«ng thÝch hîp Cao Tèt Kh«ng cho phÐp 20 – 30 % ThÝch hîp (kh«ng cã líp bäc) ThÝch hîp khi cã dao ®éng nhiÖt ®é ®Õn 600C (kh«ng cã líp bäc) ThÝch hîp víi líp bäc ë hai mÆt ThÝch hîp (cã líp bäc) ThÝch hîp (kh«ng cã líp bäc) §å ¸n tèt nghiÖp Khoa: CNSH & MT TrÇn ThÞ ¸nh NguyÖt MSSV: 505303041 47 III.4.4. TÝnh to¸n truyÒn ®éng ®ai ph¼ng v¶i sîi b«ng tÈm dÖt liÒn 1. Sè liÖu ban ®Çu cho tÝnh to¸n §Ó tÝnh to¸n thiÕt kÕ truyÒn ®éng cÇn biÕt: C«ng dông vµ chÕ ®é lµm viÖc cña truyÒn ®éng; KiÓu ®éng c¬ cña trôc chñ ®éng; C«ng suÊt ®−îc truyÒn, kW; TÇn sè quay cña b¸nh ®ai chñ ®éng vµ bÞ ®éng n1, n2, vg/ph; Kho¶ng c¸ch trôc s¬ bé l, m (h×nh III.10); §−êng kÝnh cña mét trong hai b¸nh ®ai D, m. 2. TÝnh to¸n c¸c th«ng sè kÝch th−íc cña truyÒn ®éng §−êng kÝnh b¸nh ®ai: NÕu kh«ng biÕt tr−íc mét trong hai ®−êng kÝnh cña b¸nh ®ai th× cã thÓ chän theo ®−êng kÝnh nhá nhÊt ®−îc giíi thiÖu trong b¶ng III.5, hoÆc xuÊt ph¸t tõ tèc ®é qui ®Þnh s¬ bé v (m/s) BiÕt mét trong hai ®−êng kÝnh b¸nh ®ai, ®−êng kÝnh kia ®−îc x¸c ®Þnh 2 1.D i D= Trong ®ã 1 2 ni n = tû sè truyÒn ®éng. §−êng kÝnh D1 cña b¸nh ®ai chñ ®éng th−êng ®−îc lµm trßn tíi trÞ sè lín h¬n gÇn nhÊt, cßn ®−êng kÝnh D2 ®−îc lµm trßn tíi trÞ sè nhá h¬n gÇn nhÊt theo b¶ng III.5 Kho¶ng c¸ch trôc: NÕu kh«ng biÕt tr−íc kho¶ng c¸ch trôc l th× cã thÓ x¸c ®Þnh gi¸ trÞ nhá nhÊt cña l theo c«ng thøc kinh nghiÖm: ( )min 1 22l D D≥ + §èi víi truyÒn ®éng cã con l¨n c¨ng ®ai Lmin = D1 + D2 Gãc «m: gãc «m cña ®ai truyÒn trªn b¸nh ®ai (gãc «m nhá h¬n trong hai gãc «m) ®èi víi truyÒn ®éng kh«ng cã con l¨n c¨ng ®ai ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc tÝnh to¸n gÇn ®óng: 0 0ax min180 .60mD D l α += + Nªn dïng a kh«ng nhá h¬n 1500, nÕu kh«ng th× t¨ng kho¶ng c¸ch trôc l hoÆc dïng con l¨n c¨ng ®ai. Gãc «m ®èi víi truyÒn ®éng cã con l¨n c¨ng ®ai lu«n lín h¬n 1500 vµ ®−îc x¸c ®Þnh cô thÓ theo s¬ ®å truyÒn ®éng (h×nh III.11). §å ¸n tèt nghiÖp Khoa: CNSH & MT TrÇn ThÞ ¸nh NguyÖt MSSV: 505303041 48 H×nh III.10 C¸c th«ng sè h×nh häc c¬ b¶n H×nh III.11 S¬ ®å ®Ó x¸c ®Þnh gãc «m ®−îc cho ®Ó tÝnh to¸n truyÒn ®éng. cña truyÒn ®éng cã con l¨n c¨ng ®ai. Con l¨n c¨ng ®ai: §−êng kÝnh con l¨n 0 min min0,8.D D D= ÷ . Con l¨n c¨ng ®ai ®−îc bè trÝ trªn nh¸nh ®ai bÞ ®éng sao cho gãc 2ϕ cña nh¸nh ®ai nµy kh«ng lín h¬n 1200, cßn t©m cña con l¨n c¨ng ®ai c¸ch t©m cña b¸nh ®ai nhá mét kho¶ng ( )0 min0,5 1A D D≥ + ÷ . ViÖc sö dông con l¨n c¨ng ®ai cÇn cã mèi nèi c¸c ®Çu d©y ®ai thÝch hîp ®Ó tr¸nh g©y tiÕng ån vµ va ®Ëp trong truyÒn ®éng. Tû sè truyÒn ®èi víi truyÒn ®éng cã con l¨n c¨ng ®ai 1 2 1 10 10 Du D = = ÷ ChiÒu dµi ®ai truyÒn: Khi ®· x¸c ®Þnh ®−îc l vµ c¸c ®−êng kÝnh b¸nh ®ai, cã thÓ tÝnh to¸n chiÒu dµi ®ai truyÒn theo c«ng thøc: ( ) ( ) 2 ax min max min2. 1,57 4. mD DL l D D l −= + + + §èi víi truyÒn ®éng cã con l¨n c¨ng ®ai 2 DL α λ= +∑ ∑ B»ng c¸ch vÏ tû lÖ trªn s¬ ®å (h×nh III.11), khi biÕt D1, D2 vµ D0 x¸c ®Þnh c¸c gãc a1, a2 vµ a0 = p - 2j (biÓu thÞ b»ng radian) vµ c¸c chiÒu dµi l1, l2 vµ l cã tÝnh ®Õn tû lÖ. ChiÒu dµi L lµ chiÒu dµi h×nh häc cña ®ai truyÒn cã bæ xung thªm ®o¹n DL, phô thuéc vµo ph−¬ng ph¸p nèi c¸c ®Çu ®ai. §å ¸n tèt nghiÖp Khoa: CNSH & MT TrÇn ThÞ ¸nh NguyÖt MSSV: 505303041 49 Sè lÇn uèn: §Ó ®¶m b¶o tuæi thä b×nh th−êng cña ®ai truyÒn, cÇn kiÓm tra sè lÇn uèn cña ®ai trong mét ®¬n vÞ thêi gian, vu L = , ë ®©y L - chiÒu dµi ®ai, m; . . 60 D nv π= - tèc ®é ®ai, m/s. NÕu sè lÇn uèn ®èi víi truyÒn ®éng kh«ng cã con l¨n c¨ng ®ai max 3u u≤ ≤ (trong tr−êng hîp giíi h¹n 5≤ ), cßn ®èi víi truyÒn ®éng cã con l¨n c¨ng ®ai max 2u u≤ ≤ (trong tr−êng hîp giíi h¹n 3≤ ). NÕu sè lÇn uèn v−ît qu¸ gi¸ trÞ giíi h¹n, ®Ó gi¶m u cÇn t¨ng kho¶ng c¸ch trôc l vµ chiÒu dµi L, nÕu kh«ng tuæi thä cña ®ai truyÒn sÏ gi¶m. ChiÒu réng ®ai truyÒn, cm 0 1 2 3. . . . Pb pC C C C = Trong ®ã 102.NP v = (N – c«ng suÊt, kW), hoÆc 2. xMP D = - lùc vßng, kG; . . 60 D nv π= - tèc ®é, m/s; p - lùc cho phÐp trªn mét ®¬n vÞ chiÒu réng ®ai kG/cm (xem b¶ng III.5); C0 - hÖ sè ®iÒu chØnh phô thuéc vµo lo¹i vµ vÞ trÝ cña truyÒn ®éng (b¶ng III.6); C1 - hÖ sè ®iÒu chØnh xÐt tíi ¶nh h−ëng cña gãc «m (b¶ng III.7); C2 - hÖ sè ®iÒu chØnh xet tíi ¶nh h−ëng cña tèc ®é (b¶ng III.8); C3 - hÖ sè ®iÒu chØnh xÐt tíi ¶nh h−ëng cña chÕ ®é lµm viÖc (b¶ng III.9); Mx – momen xo¾n, kGm; D - ®−êng kÝnh b¸nh ®ai, m. ChiÒu réng b ®−îc lµm trßn theo kÝch th−íc tiªu chuÈn hoÆc theo chiÒu réng c¸c b¨ng cã b¸n s½n trªn thÞ tr−êng. ChiÒu réng b¸nh ®ai B ®−îc chän theo chiÒu réng cña ®ai b. ChiÒu réng cña con l¨n c¨ng ®ai lÊy b»ng chiÒu réng b¸nh ®ai. T¶i träng cho phÐp: Lùc ®−îc truyÒn trªn mét ®¬n vÞ chiÒu réng ®èi víi truyÒn ®éng ®ai th«ng th−êng chän theo b¶ng III.5 Khi tÝnh to¸n kiÓm tra, lùc vßng cho phÐp, kG P = p.C0.C1.C2.C3 Cßn c«ng suÊt cho phÐp, kW 102 PvN = §å ¸n tèt nghiÖp Khoa: CNSH & MT TrÇn ThÞ ¸nh NguyÖt MSSV: 505303041 50 Kh¶ n¨ng lµm viÖc cña ®ai truyÒn phô thuéc vµo søc c¨ng khi lµm viÖc 20 16 20 /kG cmσ = ÷ 2 0 16 /kG cmσ = ®−îc dïng trong tÝnh to¸n truyÒn ®éng cã l = const, khi kho¶ng c¸ch trôc ng¾n hoÆc khi truyÒn ®éng ®−îc bè trÝ gÇn nh− th¼ng ®øng. 2 0 18 /kG cmσ = ®−îc dïng trong tÝnh to¸n truyÒn ®éng cã l = const, khi ®¹t ®−îc kho¶ng c¸ch trôc vµ gãc nghiªng cña truyÒn ®éng so víi ph−¬ng n»m ngang kh«ng lín h¬n 600, vµ l thay ®æi khi truyÒn ®éng ®−îc c¨ng ®ai ®Þnh kú. 2 0 20 /kG cmσ = ®−îc dïng trong tÝnh to¸n truyÒn ®éng cã tù ®éng ®iÒu chØnh tù c¨ng ®ai nh− khi I = const(con l¨n c¨ng ®ai), còng nh− khi l thay ®æi (truyÒn ®éng tù c¨ng ®ai) Søc c¨ng qui ®æi, kG/cm2 0 100k a D δ= − Trong ®ã a = 23 khi 20 16 /kG cmσ = ; a = 25 khi 20 18 /kG cmσ = ; a = 27 khi 2 0 20 /kG cmσ = . B¶ng III.5 Lùc ®¬n vÞ cho phÐp p(kG/cm) phô thuéc vµo chiÒu dµy ®ai δ Vµ ®−êng kÝnh cña b¸nh ®ai n