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

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.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu ảnh hưởng của cấu tạo đĩa nghiền đến chất lượng nghiền bột giấyTrương Thị Thu HươngTạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ112(12)/2: 69 - 72NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CẤU TẠO ĐĨA NGHIỀNĐẾN CHẤT LƯỢNG NGHIỀN BỘT GIẤYTrương Thị Thu HươngTrường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - ĐH Thái NguyênTÓM TẮTĐĩa nghiền là chi tiết chính của máy nghiền. Tuy nhiên, vấn đề lựa chọn kết cấu đĩa nghiền phùhợp với một quá trình nghiền cụ thể vẫn là khó khăn lớn cho ngành chế tạo máy trong nước. Bàiviết trình bày sự ảnh hưởng của một số thông số cấu tạo đĩa nghiền đến chất lượng bột giấy. Đây làcơ sở cho việc thiết kế, chế tạo đĩa nghiền cho các cơ sở sản xuất giấy.Từ khoá: Nghiền, bột giấy, đĩa nghiền, cấu tạo, chất lượng bột giấy.ĐẶT VẤN ĐỀ*Nghiền bột giấy là một giai đoạn quan trọngtrong quá trình sản xuất giấy. Nghiền quyếtđịnh tính chất, đặc điểm cấu tạo của giấy.Nghiền làm cho xơ sợi dẻo dai, mềm mại,được chổi hóa, trương nở, liên kết với nhaubền chắc giúp quá trình tạo hình tờ giấy đượcđồng đều và đan kết chặt chẽ. Trong quá trìnhnghiền, tính năng kỹ thuật của máy, đặc điểmcấu tạo của đĩa nghiền là yếu tố quyết địnhchất lượng nghiền [1,2,4,6].CÁC THÔNG SỐ CẤU TẠO ĐĨA NGHIỀNBề mặt làm việc của đĩa nghiền được đặctrưng bởi số lượng, kích thước các răngnghiền, rãnh nghiền và sự phân bố của rãnhtrên bề mặt đĩa [1,2,7].Hình 1 mô tả các thông số hình học cơ bảncủa đĩa nghiền, gồm chiều rộng răng (a),chiều rộng rãnh (b), chiều cao răng (c), gócquạt răng (θ) và góc nghiêng răng (gócnghiền) (α).Hình 1. Các thông số của đĩa nghiền*Tel: 0902064199; Email: huongk8@yahoo.com.vnẢNH HƯỞNG CỦA THÔNG SỐ CẤU TẠOĐĨA NGHIỀN ĐẾN KẾT QUẢ NGHIỀNKý hiệu s và r lần lượt là chỉ số biểu thị đĩacố định và đĩa quay. Dễ thấy, số các daonghiền trên đĩa nghiền có bán kính r đượcxác định là:n(r ) =2π .r. cos αa+b(1)Mặt khác, theo [4], chiều dài nghiền phụthuộc thông số thiết kế đĩa và được xác định:r2L = ∫ ns (r ).nr (r )ωdrr1(2)Trong đó:+ L: Chiều dài nghiền;+ ns(r), nr(r): Số lượng răng nghiền trên đĩa cốđịnh và đĩa quay;+ r1, r2: Bán kính ngoài và bán kính trong củađĩa nghiền.Biểu thức (1) và (2) cho thấy, các thông sốchiều rộng răng, rộng rãnh, chiều cao răng,góc nghiêng răng đều quan hệ chặt chẽ tới kếtquả quá trình nghiền. Chiều rộng răng (a) làyếu tố liên quan mật thiết với số lượng dao vàsố lần cắt qua giữa hai răng nghiền đối diện.Nếu chiều rộng răng nhỏ thì số lượng răng vàsố lần cắt qua giữa hai răng nghiền đối diện sẽtăng và do đó sẽ tăng lượng xơ sợi đượcnghiền. Chiều rộng rãnh nghiền ảnh hưởngđến dòng bột giấy chảy trong vùng nghiền.Chiều rộng và chiều sâu của rãnh giảm sẽgiúp cho xơ sợi dễ dàng được tiếp xúc với69Trương Thị Thu HươngTạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆmép răng nghiền, thúc đẩy quá trình nghiềnnhưng làm giảm khả năng chứa huyền phù vàtốc độ dòng huyền phù bột giấy. Ngược lại,nếu chiều sâu rãnh lớn sẽ làm cho dòng huyềnphù đi qua máy nghiền mà không đượcnghiền. Góc dao (α) ảnh hưởng đến số lượngrăng và chiều dài răng nghiền cũng như quátrình vận chuyển bột giữa các đĩa nghiền. Gócnghiêng răng tăng sẽ làm tăng chiều dàinghiền do đó sẽ tăng cường quá trình nghiềnvà tăng lượng xơ sợi được nghiền.Mặt khác, giả sử, xét trường hợp hai daonghiền tiếp xúc với nhau khi dao roto trượt vànén lên dao stato như hình 2.Răng đĩa quayVnHình 3. Sự dịch chuyển của răng quay trên răngcố định khi nghiềnXét các tam giác vuông ACB và ACD, bằngcách biến đổi lượng giác ta dễ dàng xác địnhđược vận tốc cắt sợi và phân tơ sợi khi nghiềnnhư sau:vn =VVRăng đĩa cố địnhHình 2. Tiếp xúc giữa hai răng nghiềnTại vị trí tiếp xúc, vận tốc nghiền v để thựchiện quá trình nghiền được phân tích thànhhai thành phần vt và vn. Trong đó, vn là vậntốc theo phương song song với dao cố định.Đây là thành phần chính tạo nên sự cọ xát vànén sơ xợi, một phần tạo nên quá trình cắt xơsợi (gọi tắt là vận tốc phân tơ sợi). Thànhphần vt là vận tốc theo phương tiếp tuyếnchủ yếu tạo nên sự trượt của dao roto trêndao stato và một phần tạo nên quá trình nénxơ sợi trong quá trình nghiền (gọi tắt là vậntốc cắt sợi) [5].Giả sử, xét trường hợp khi răng đĩa nghiềnquay cắt qua răng đĩa nghiền cố định khichuyển động từ vị trí A đến vị trí B trongkhoảng thời gian từ t đến t +dt. OA là cungtròn bán kính ρ, OB là cung tròn bán kínhρ+dρ, với dρ được xác định bởi đoạn AC.Đoạn AB và AD được xác định bởi các góc ϕrvà ϕs (Hình 3).70112(12)/2: 69 - 72ωρ− ρ 02 sin22αsin α rsωρ cos  α rs − arcsinvt =;( α rs ≠0)ρ 0 sin αρ(3)sin α rs; (4)Trong đó: αrs là góc giao nhau giữa răng đĩaquay và đĩa cố định.Nhận xét:Từ hai biểu thức (3) và (4), có thể nhận thấy,đĩa nghiền quay và đĩa nghiền cố định khôngthể bố trí có phương trùng khít lên nhau.Mặt khác, trong giai đoạn nghiền thứ nhất cầnưu tiên quá trình cắt ngắn xơ sợi hơn quátrình phân tơ chổi hóa, vì vậy cần tăng giá trịvận tố ...