K

1. QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CƠ HỌC
(MSMH: CH2019)
GIẢNG VIÊN: PHẠM HOÀNG HUY PHƯỚC LỢI
Sàng-rây
1

2. 2
• Quá trình phân loại hỗn hợp vật liệu rời thành những thành phần cỡ hạt có
kích thước khác nhau dưới tác dụng của lực cơ học gọi là quá trình sàng.
• Phân loại cỡ hạt bằng phương pháp sàng là phổ biến nhất và đơn giản
nhất.
• Về nguyên tắc là cho vật liệu đi qua hệ thống sàng có kích thước lỗ xác
định trước, các hạt có kích thước nhỏ hơn lỗ sàng sẽ lọt qua mặt sàng còn
các hạt lớn hơn sẽ bị giữ lại trên bề mặt sàng.

3. 3
Bố trí mặt sàng
 Kích thước lỗ sàng từ nhỏ đến lớn hay còn gọi là phương pháp bố trí
nối tiếp
 Kích thước lỗ sàng từ lớn đến nhỏ hay còn gọi là phương pháp bố trí song
song, xem hình (H16.2). Trường hợp này cho các mặt sàng chồng lên nhau,
mặt trên lỗ sàng lớn, dưới lỗ sàng nhỏ.

4. 4
Phân loại máy sàng
Máy sàng lắc phẳng
Máy sàng rung
Máy sàng thùng quay
Máy sàng quay

5. 5
So sánh sàng lý tưởng và sàng thực tế
Mục đích sàng là phân loại hỗn hợp hạt có kích thước khác nhau thành ra hai
phân đoạn: trên sàng và dưới sàng
+ Sàng lý tưởng là tách biệt rõ ràng hạt lớn nằm trên sàng, hạt bé lọt dưới sàng,
xem hình (Hình a)
+ Sàng thực tế là ở dưới sàng có lẫn hạt lớn và trên sàng còn lẫn hạt bé. Phần
trộn đó gọi là phần phủ, khi phần phủ càng nhỏ thì càng gần với quá trình sàng lý
tưởng, xem hình (Hình b).

6. 6
Cân bằng vật chất qua sàng
F: năng suất hỗn hợp nhập liệu; kg/h
D: suất lượng vật liệu trên sàng; kg/h
B: suất lượng vật liệu dưới sàng; kg/h
xF: phần khối lượng vật liệu (A) trong nhập liệu
xD : phần khối lượng vật liệu (A) trong phân đoạn trên sàng
xB : phần khối lượng vật liệu (A) trong phân đoạn dưới sàng
Năng suất hỗn hợp nhập liệu gồm vật liệu (A) trên sàng và (B) dưới
sàng, xem hình (H16.3b) thì phần khối lượng (B) có trong nhập liệu
là (1 - xF), có trong phân đoạn trên sàng (1- xD) và trong phân đoạn
dưới sàng là ( 1 − xB)

7. 7
Đem cân bằng khối lượng tổng cộng
𝐅 = 𝐃 + 𝐁
Cân bằng khối lượng theo A
𝐅. 𝐱𝐅 = 𝐃. 𝐱𝐃 + 𝐁. 𝐱𝐁
Chia hai phương trình trên cho B ta được
𝐃
𝐅
=
𝐱𝐅 − 𝐱𝐁
𝐱𝐃 − 𝐱𝐁
Chia hai phương trình trên cho D ta được
𝐁
𝐅
=
𝐱𝐃 − 𝐱𝐅
𝐱𝐃 − 𝐱𝐁
Cân bằng vật chất qua sàng (tt)

8. 8
Hiệu suất sàng là mức độ phân tách vật liệu (A) và (B) từ nhập liệu. Nếu sàng
làm việc hiệu quả thì tất cả vật liệu (A) sẽ ở trên sàng và tất cả (B) sẽ ở dưới
sàng.
Vậy hiệu suất sàng là tỷ số giữa lượng vật liệu (A) trong phân đoạn trên sàng
với lượng (A) có trong nhập liệu.
Tính theo phân đoạn trên sàng, với nhập liệu: 𝛈𝐀 =
𝐃.𝐱𝐃
𝐅.𝐱𝐅
Tính theo phân đoạn dưới sàng, với nhập liệu: 𝛈𝐁 =
𝐁 𝟏−𝐱𝐁
𝐅 𝟏−𝐱𝐅
Hiệu suất chung là tích số của hai hiệu suất trên
𝛈 = 𝛈𝐀𝛈𝐁 =
𝐱𝐅 − 𝐱𝐁 . 𝐱𝐃 −𝐱𝐅 . 𝟏 − 𝐱𝐁 . 𝐱𝐃
𝐱𝐃 − 𝐱𝐁
𝟐 𝟏 − 𝐱𝐅 . 𝐱𝐅
Cân bằng vật chất qua sàng (tt)

9. 9
Cấu tạo bề mặt sàng
Là thông số chính của máy sàng, thường sử dụng ba loại
mặt sàng sau đây: lưới đan, tấm đục lỗ, thanh ghi.
• Lưới đan: dùng để phân loại các hạt nhỏ và mịn, được
làm từ vật liệu như: tre, mây, sợi kim loại và một số vật
liệu khác, lỗ sàn thường có dạng hình vuông, chữ nhật
hay lục giác.
Gọi đường kính sợi là ds, và D, là kích thước vật liệu lọt
qua sàng thì
𝐝𝐒 = 𝟎, 𝟔 ÷ 𝟎, 𝟕 𝐃𝟐
Đặc trưng lưới sàng là kích thước lỗ sàng dạ và bề mặt
tự do A
Với lỗ sàng hình vuông 𝐀 =
𝟏
𝟏+
𝟏
𝐝𝐬
𝟐 . 𝟏𝟎𝟎; %
Với lỗ sàng hình chữ nhật 𝐀 =
𝐥.𝐛
𝐝𝐬+𝐛 . 𝐝𝐬+𝟏
. 𝟏𝟎𝟎; %

10. 10
Tấm đục lỗ: làm từ các tấm kim loại trên đó người ta tạo hình dạng lỗ khác
nhau như hình tròn, elip, bầu dục. Loại này để phân loại vật liệu có kích thước
𝐷2 > 5mm, khoảng cách giữa hai mép lỗ liên tiếp nhau trên mặt sàng cho
phép l = 0.9 𝐷 với D: đường kính lỗ.
Bề dày vật liệu làm mặt sàng tỉ lệ với kích thước của lỗ sàng
Khi lỗ sàng D < 5mm  bề dày S = 0,75.D
Khi lỗ sàng D = 5 – 10 mm  bề dày S = 0,7.D
Khi lỗ sàng D > 10mm  bề sàng S = 0,625.D
Cấu tạo bề mặt sàng (tt)

11. 11
Thanh ghi hay tấm ghi: Dùng để phân loại các vật liệu D, ≥ 80mm, gồm
các hàng ghi tạo theo chiều dọc sàng mà khe hở giữa hai hàng ghi
chính là kích thước lọt qua sàng Dạ. Hình (H16.6) biểu diễn mặt sàng
bằng thanh ghi.
Cấu tạo bề mặt sàng (tt)

12. 12
Các thông số của máy sàng
Kích thước lỗ sàng – D
Giả thiết vật liệu dạng hình cầu, sàng có góc nghiêng α, vận tốc ban đầu bằng 0,
dưới tác dụng của trọng lực hạt sẽ rơi thẳng đứng qua lỗ sàng, nếu gọi D, là
kích thước vật liệu lọt lỗ sàng thì
𝐃𝟐 = 𝐥𝐜𝐨𝐬𝛂 − 𝛅𝐬𝐢𝐧𝛂
𝑙: chiều dài lỗ sàng
𝛿: bề dài mặt sàng
Nếu α = 45° và 𝛿 = 1
2 thì 𝐷2 = 0,35l hay l = 2,85. 𝐷2
Như vậy để vật liệu lọt sàng thì kích thước lỗ phải lớn hơn kích thước vật liệu,
theo kinh nghiệm khi kích thước vật liệu lọt sàng 𝐷2 < 5mm thì kích thước lỗ
sàng là
D = 𝐷2 + (0,5 - 1) mm còn khi 𝐷2 ≥ 25 mm thì D = 𝐷2 + (3-5) mm

13. 13
Kích thước mặt sàng
Chiều dài sàng ảnh hưởng rất lớn đến quá trình sàng, chiều dài tối ưu của sàng
tính theo
𝐋 = 𝐊.
𝐁. 𝐡. 𝐭
𝟎, 𝟕𝟖𝟓. 𝐃𝟐. 𝐙𝟎
; 𝐦𝐦
K = (5 +-20)%: hệ số bít lỗ sàng
B: chiều rộng mặt sàng; mm
D: kích thước lỗ sàng; mm
h: bề dày lớp nhập liệu trên sàng; mm
𝑍0: số lỗ trên một hàng theo chiều dọc t: bước lỗ của sàng; mm
Để sàng được cân đối và dễ chế tạo thì
𝐋 = 𝟏, 𝟐 ÷ 𝟏, 𝟓 𝐁; 𝐦𝐦
Các thông số của máy sàng (tt)

14. 14
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sàng
• Khi vật liệu có độ ẩm cao thì chúng dễ kết tụ lại làm khó lọt qua lỗ
sàng, độ ẩm lý tưởng nhất là <5%
• Bề dày lớp vật liệu trên sàng, nếu nhập liệu nhiều quá thì hiệu suất
sàng kém còn nếu nhập liệu mỏng quá thì ảnh hưởng tới năng suất,
có thể chọn bề dày nhập liệu trên mặt sàng theo kinh nghiệm sau:
Khi 𝐷2 < 5mm thì bề dày lớp nhập liệu h = (10 - 15) 𝐷2
Khi 𝐷2 = (5 - 50)mm thì bề dày nhập liệu h = (5 --10) 𝐷2
Khi 𝐷2 > 50mm thì bề dày nhập liệu h= (3 - 5) 𝐷2
• Kích thước của vật liệu trên sàng: khi vật liệu chuyển động trên mặt
sàng thì dễ xảy ra sự bít lỗ sàng khiến hiệu suất và năng suất giảm.
Để tránh sự bít lỗ này thì cần có một lực nào đó để đẩy hạt ra khỏi lỗ.

15. 15
Xét một hạt hình cầu, xem hình (H16.8) có đường kính hạt là 2r bít trên lỗ có đường
kính 2R, góc bít 2β. Hạt vật liệu đó không tự bật ra khỏi lỗ nếu moment quán tính P
nhỏ hơn moment ổn định của trọng lượng hạt G. Vậy hạt chỉ bật ra khỏi lỗ trong
diều kiện
P ∙ x ≥ G ∙ R
Ở đây P = m ∙ a =
G
g
. a – Lực quán tính
m: khối lượng của hạt; kg
a: gia tốc của sàng; m/s
g: gia tốc trọng trường; m/s
x: tay đòn lực quán tính, tính từ mặt sàng tới tâm hạt; m
Ta có: x = Rcotanβ đem thế vào phương trình trên
G
g
∙ a ∙ R ∙ cotan ≥ G ∙ R
Suy ra: a ≥ gtanβ
Giá trị β phụ thuộc vào hai bán kính
r
R
=
1
sin𝛽
⟹ R = r ∙ sin𝛽 = const
Nghĩa là khi bán kính lỗ R không đổi, ta tăng r lên thì B phải nhỏ và gia tốc a càng
nhỏ, còn khi r nhỏ góc β phải lớn thì a càng lớn. Một khi a càng lớn thì hạt dễ bị bật
ra khỏi lỗ sàng. Bảng 16.1 là mối quan hệ giữa kích thước hạt và gia tốc sàng.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sàng (tt)

16. 16
Nghĩa là khi bán kính lỗ R không đổi, ta tăng r lên thì B phải nhỏ và gia tốc a càng
nhỏ, còn khi r nhỏ góc β phải lớn thì a càng lớn. Một khi a càng lớn thì hạt dễ bị
bật ra khỏi lỗ sàng. Bảng 16.1 là mối quan hệ giữa kích thước hạt và gia tốc
sàng.
Lưu ý
Khi kích thước sản phẩm D2 ≥ 1mm  Dùng sàng
Khi kích thước sản phẩm D2 < 1mm  Dùng rây
β(°) 10 20 30 40 50 60 70 80
r
R
=
1
sin𝛽
5.8 2.9 2.0 1.5 1.3 1.15 1.06 1.02
tanβ 0.176 0.346 0.547 0.839 1.192 1.732 2.147 5.67
a 1.72 3.56 5.35 8.2 11.7 17.0 21.0 54.5
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sàng (tt)

17. 17
GIỚI THIỆU MÁY SÀNG THÔNG DỤNG
Máy sàng lắc phẳng
Làm việc dưới tác dụng của lực quán tính và trọng lực, tổng hai lực này sẽ tạo ra
một lực tương đối để vật liệu chuyển động trên mặt sàng. Máy sàng có nhiều loại
khác nhau, trên nguyên tắc chung là mặt sàng hình chữ nhật được treo hay đặt
trên các gối đỡ. Toàn bộ khung được nối với bộ lệch tâm, khi bộ lệch tâm quay thì
mặt sàng dao động qua lại theo phương ngang nên gọi là sàng lắc phẳng. Hình
bên dưới mô tả máy sàng lắc phẳng, trong đó hình (Hình a) thanh dao động gắn
phía trên mặt sàng, hình b thì thanh dao động gắn phía dưới.

18. 18
Các thông số chính của máy sàng lắc phẳng:
Xác định vận tốc chuyển động tương đối của vật liệu trên mặt sàng v0
Để hạt lọt được lỗ sàng thì vận tốc tương đối là:
v0 = D − r − rtan𝛼
g. cos𝛼
D − r − rtan𝛼 sin2𝛼 + 2R
;
m
s
Khi mặt sàng nằm ngang 𝛼 = 0 thì v0 = D − r
g
2
;
m
s
Vận tốc thực v lấy bằng: v = (70 - 80)%.v0; m/s
D: đường kính lỗ sàng; m
r: bán kính hạt; m
α: góc nghiêng mặt sàng, (°)
Xác định số vòng quay của cơ cấu lệch tâm:
n ≈
f. cos𝛼 − sin𝛼
e
; v
phút
f: hệ số ma sát vật liệu trên sàng
e: độ lệch tâm (bán kính lệch tâm)
Máy sàng lắc phẳng (tt)

19. 19
Tính năng suất
G = 3600 ∙ A ∙ vtb ∙ 𝜀 ∙ 𝜌;
kg
h
A = B.h: diện tích tiết diện ngang của vật liệu trên sàng; m
B: chiều rộng mặt sàng; m
h: bề dày lớp vật liệu trên sàng; m
vtb =
𝜋∙n
30
∙ e ∙ k; m/s: vận tốc trung bình vật liệu chuyển động trên mặt sàng
e: bán kính lệch tâm; m
k = 0,45; hệ số thực nghiệm
𝜀 = (0,3 - 0,6): độ xốp của vật liệu
𝜌: khối lượng riêng vật liệu; kg/m³
Máy sàng lắc phẳng (tt)

20. 20
Tính công suất
N =
N1+N2+N3
𝜂
. K; Kw
N1 =
e2∙n3∙G′
54.106 :công suất tạo động năng cho sàng chuyển động
N2 =
f.G′.vtb
103 :công suất thắng lực ma sát giữa vật liệu với bề mặt sàng
N3 =
f.P.v3
103 :công suất thắng lực ma sát của cơ cấu trục lệch tâm
Với e: bán kính lệch tâm; m
n: số vòng quay trục lệch tâm; v/p
G′ = 𝜌 ∙ g ∙ h ∙ L ∙ B ∙ 𝜀: trọng lực vật liệu trên sàng; N
L, B, h: chiều dài, chiều rộng, chiều cao vật liệu trên sàng; m
P: lực quán tính của sàng; N
v3 =
𝜋∙n
30
∙ e vận tốc dài trục lệch tâm; m/s
K = (1,1 - 1,2) hệ số dự phòng
n = (0,7 - 0,8) hiệu suất sàng
Máy sàng lắc phẳng (tt)

21. 21
Máy sàng rung
Trong công nghiệp máy sàng rung thường dùng vào các mục đích là phân
loại, vận chuyển, làm tơi và làm nguội vật liệu. Đặc trưng máy sàng rung
là tần số dao động lớn khoảng (1000 - 3000) lần dao động/phút, với biên
độ dao động từ (0,5 - 2)mm. Về mặt cấu tạo toàn bộ mặt sàng được gắn
trên bộ khung dao động, khi hoạt động thì thùng sàng sẽ thực hiện
chuyển động rung nhờ cơ cấu quay lệch tâm.

22. 22
Các thông số chính của máy sàng rung
Năng suất
G = B ∙ q;
kg
h
B: chiều rộng mặt sàng; m
q: tải trọng riêng của sàng; kg/h.cm
Chiều dài mặt sàng
L =
q
36. 𝜌. vtb
; m
ρ: khối lượng riêng của vật liệu; kg/m³
vtb = 3 ÷ 4 ∙ 10−3
: vận tốc trung bình vật liệu trên sàng
Số vòng quay của trục lệch tâm:
n =
30
𝜋
∙
2a
l
; v
phút
a = (3 - 4)g: gia tốc của sàng; m/s2
l: biên độ dao động; mm
Máy sàng rung (tt)

23. 23
Thông số thích hợp một số loại ngũ cốc
Vật liệu cần
phải loại
Các thông số
Biên độ - l
mm
N (v/phút) Độ dốc của
sàng (°C)
Tải trọng
riêng q
(kg/h.cm)
Lúa mì 3 1250 8 84
Đại mạch 3.5 1200 8 78
Kê 1.5 1850 8 48
Máy sàng rung (tt)

24. 24
Máy sàng thùng quay
Máy gồm thân hình trụ rỗng bằng kim loại, trên thân có đục rất nhiều lỗ hoặc
bọc lưới đan 1, toàn bộ thân gắn trên hai ổ đỡ 2, thân quay nhờ cơ cấu truyền
động 3. Nhập liệu trực tiếp vào một đầu thân, sản phẩm nằm trên mặt sàng sẽ
di chuyển dần về phía cuối sàng và được chứa vào bồn chứa 4, còn sản
phẩm lọt qua sàng chứa vào bồn chứa số 5.
Máy sàng thùng quay thường có kích thước sau: đường kính thùng (0,5 - 2)
m, chiều dài (4 - 8) m, năng suất (20 - 50) m³/h

25. 25
Các thông số chính của máy sàng thùng quay gồm:
Vận tốc quay tới hạn của thùng
n =
8 ÷ 14
R
; v phút
R: bán kính thùng sàng; m
Năng suất máy sàng
G = 36 ∙ 𝜋 ∙ n ∙ R3 ∙ 𝜌 ∙ 𝜀 ∙ tan2𝛼; kg h
n: số vòng quay của thùng; v/phút
R: bán kính thùng; m
ρ: khối lượng riêng vật liệu; kg/m³
ε: độ xốp vật liệu trong
α: góc nghiêng của thùng
Khi sử dụng công thức trên thì tiết diện lớp vật liệu trong
thùng theo mặt ngang là ≈ 0,3R2
Máy sàng thùng quay (tt)

26. 26
Tính công suất máy nghiền thùng quay
N =
N1+N2+N3
𝜂
∙ K ;kW
N1 =
r′∙R∙n∙g∙m∙sin𝛼
3.104 ;kW: công suất nâng vật liệu
N2 =
𝜋.R∙n∙g∙m∙f1
3.104 cos𝛼 +
R.n2
900
; kW:công suất thắng lực ma sát giữa vật liệu và
mặt sàng
N3 =
Σm.g.f2.r′.𝜋.n
3.104 ; kW: công suất thắng lực ma sát của ổ đỡ
Ở đây r’: bán kính gối trục; m
R: bán kính thùng
m: khối lượng vật liệu trong máy sàng; kg
Σm: tổng khối lượng vật liệu và thùng; kg
f1, f2: các hệ số ma sát
K = (1,1 - 1,2) hệ số dự phòng
η = (0,7 - 0,8) hiệu suất
Máy sàng thùng quay (tt)

27. 27
Bài 1. Quặng đôlimit sau khi
nghiền rồi qua sàng 14mesh.
Kết quả phân tích xây dòng
nhập liệu, trên sàng và dòng
dưới sàng cho ở bảng trong
hình bên.
Hỏi:
a) Tìm hiệu suất sàng?
b) Nếu năng suất là 1 T/h.
Hãy xác định lượng vật liệu
trên và dưới sàng?

28. 28
Bài 2. Dùng sàng 48mesh để phân loại vật liệu, sau khi sàng tỉ lệ khối lượng
vật liệu trên sàng và dưới sàng là 4:6, kết quả phân tích xây dòng nhập liệu
và dòng trên sàng cho bảng bên dưới. Tìm hiệu suất sàng?