Xây dựng mô hình hệ thống sấy sơn trong công nghiệp Đi sâu thiết kế chương trình Điều khiển

Xây dựng mô hình hệ thống sấy sơn trong công nghiệp Đi sâu thiết kế chương trình Điều khiển dành cho các bạn làm đồ án tốt nghiệp

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 3

CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ TỦ SẤY BẰNG ĐIỆN TRỞ 4

1.1.Khái niệm chung về lò điện trở 4

1.2.Phân loại thiết bị sấy 5

1.3.Ưu, nhược điểm của tủ sấy điện trở 6

1.4.Cấu tạo dây đốt điện trở 7

1.4.1.Dây đốt hở: 7

1.4.2.Dây đốt kín 8

1.5.Các vật liệu làm dây đốt 10

1.5.1.Vật Liệu hợp kim 10

1.6.Một số lò sấy điện trở gián tiếp thường dùng 11

1.6.1.Thiết bị sấy buồng 11

1.6.2.Thiết bị sấy kiểu hầm 13

1.6.3.Thiết bị sấy dùng bơm nhiệt: 14

1.6.4.Thiết bị sấy buồng dùng Êjectơ: 16

1.6.5.Thiết bị sấy khí động: 17

1.7.Đặc tính của các loại sơn trước khi sấy 18

1.7.1.Khái niệm chung 18

1.7.2.Độ bóng 19

1.7.3.Loại sơn chứa sắc tố nhễm và oxít sắt micaceous 19

1.7.4.Thời gian bảo dưỡng và cất giữ 19

1.7.5.Nhiệt độ và điều kiện bề mặt 19

1.7.6.Đóng rắn hoàn toàn 19

1.7.5.Điểm bắt lửa 20

1.7.6.Bản thời gian khô để sơn lớp kế tiếp 20

1.7.7.Thời gian khô chạm được 20

1.7.8.Thời gian khô để vận chuyển 20

1.7.9.Chiều dầy màng sơn khô (dft) và chiều dầy màng sơn ướt (wft) 20

Lời nói đầu

1.7.10 Phần trăm thể tích chất rắn 22

1.7.11.Dung sai 23

1.7.12.Thông gió 23

1.7.13 Định mức thực tế 23

1.7.14 Dung môi pha 24

1.7.15 Dự tính hao hụt theo phần trăm 24

1.7.16 Kích cỡ lổ súng phun và góc độ phun sơn 24

1.7.17 Tỷ lệ pha trộn 25

1.7.18 Thời gian cảm ứng 25

1.7.19 Thời gian sống của sơn (thời gian sơn sẽ chết) 25

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MÔ HÌNH TỦ SẤY 26

2.1 Những yêu cầu cơ bản đối với cấu tạo lò điện trở 26

2.1.1 Hợp lý về công nghệ 26

2.1.2 Hiệu quả về kỹ thuật 26

2.1.3 Chắc chắn khi làm việc 26

2.1.4 Tiện lợi khi sử dụng 27

2.1.5 Rẻ và đơn giản khi chế tạo 27

2.1.6 Hình dáng bề ngoài đẹp 27

2.1.7 Cấu tạo của lò điện trở 27

2.1.8 Đối tượng lò nhiệt sử dụng trong đồ án 30

2.2 Tổng quan các linh kiện cho mạch điều khiển 31

CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 53

3.1.Sơ đồ khối hệ thống điều khiển lò sấy 53

3.2 Sơ đồ mạch khởi động từ đơn 54

3.3 Sơ đồ mạch nguyên lý thiết bị 56

3.4 Phân tích chức năng các thành phần thiết bị 57

3.4.1.Khối DC12V 3A 57

3.4.2.Khối điều khiển triac 58

3.4.3.Vi điều khiển 59

3.4.4 Khối bảo vệ bằng mosfet 61

3.4.5.Khối LCD và Khối Arduino R3 62

3.6.Thuật toán PID điều khiển dây mayso 71

3.6.1 Thuật toán PID 71

Lời nói đầu

CHƯƠNG 4 : ỔN ĐỊNH NHIỆT ĐỘ VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 75

4.1 MỤC ĐÍCH ỔN ĐỊNH NHIỆT ĐỘ 75

4.2 Chương trình điều khiển 76

4.2.1 Chương trình chính 76

4.2.2 Chương trình kiểm tra nhiệt độ để điều khiển quạt,dây mayso 77

4.2.3.Chương trình điều khiển Đèn báo hiệu 78

4.3 Chương trình 79

4.4 Quy trình sấy 79

4.4.1 Tóm tắt quy trình sấy 79

4.4.1 Các bước thực hiện chi tiết 79

4.5 Kết quả thực hiện mô hình tủ sấy 93KẾT LUẬN

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Dây tiết diện tròn quấn kiểu lò xo 7

Hình 1.2: Dây đốt bố trí kiểu dích dắc 8

Hình 1.3: Cấu tạo của dây đốt kín hình chữ U 9

Hình 1.4: Thiết bị sấy buồng dùng quạt gió tập trung 12

Hình 1.5: Cấu tạo buồng sấy 12

Hình 1.6: Hầm sấy kiểu Xnhimod- Ghiprodrep- 56 (Liên Xô cũ) 14

Hình 1.7: Sơ đồ nguyên lý thiết bị sấy dùng bơm nhiệt 15

Hình 1.8: Thiết bị sấy buồng kiểu XNHIMOD 16

Hình 1.9: Sơ đồ nguyên lý thiết bị sấy khí động: 18

Hình 2.1: Cấu trúc phần cứng của Arduino UNO 33

Hình 2.2: Sơ đồ chân trong Atmega 382 34

Hình 2.3: Sơ đồ cấu trúc bên trong Atmega 382 35

Hình 2.4: Sơ đồ cấu trúc CPU bên trong Atmega 382 36

Hình 2.13: Hình dáng của loại LCD thông dụng 42

Hình 2.14: Sơ đồ chân của LCD 42

Hình 2.15: Triac và kí hiệu của triac 44

Danh mục hình vẽ

Hình 2.21: Hướng đi dòng điện trong LM5296 51

Hình 2.22: Hình ảnh tủ 3D 52

Hình 3.1: Sơ đồ khối tổng quát hệ thống 53

Hình 3.2: Sơ đồ khối chi tiết khối dây mayxo 54

Hình 3.3: Sơ đồ khối chi tiết khối thực thi 54

Hình 3.4: Sơ đồ mạch khởi động 55

Hình 3.5: Sơ đồ mạch nguyên lý 56

Hình 3.6: Khối nguồn DC12V3A 57

Hình 3.7: Điều khiển triac 58

Hình 3.8: Mạch cầu DB107 và hình ảnh thực tế 58

Hình 3.9: Tín hiệu tại hai đầu của Diode Zener 5V 59

Hình 3.10: Tín hiệu tại điểm INVDK 59

Hình 3.11: Mạch điều khiển góc mở của Triac dùng MOC3021 60

Hình 3.12: Điện áp đầu ra tại RL 60

Hình 3.13: Khối mosfet 61

Hình 3.14: Khối Arduino và LCD tét thử 63

Hình 3.15: Khối Arduino và LCD thực tế 63

Hình 3.16: Khối LCD và Arduino 64

Hình 3.17: Khối cảm biến nhiệt độ 64

Hình 3.18: Khối còi báo 67

Hình 3.24: Sơ đồ điều khiển PID 71

Hình 3.25: Đồ thị PV theo thời gian, ba giá trị Kp (Ki và Kd là hằng số) 72

Hình 3 26: Đồ thị PV theo thời gian, tương ứng với 3 giá trị Ki (Kp vàKd không đổi) 73

Hình 3.27: Đồ thị PV theo thời gian, với 3 giá trị Kd (Kp and Ki không đổi) 74

Hình 4.1: Chương trình chính 76

Hình 4.2: Chương trình điều khiển quạt , dây mayso 77

Hình 4.3: Chương trình đèn báo hiệu điều khiển 78

Hình 4.4: Hình ảnh tủ điện 80

Hình 4.5: Hình ảnh tủ điện khi đã ấn nút Start 81

Hình 4.7: Hình ảnh bảng điều khiển hiển thị đèn vàng khi cửa mở 84

Hình 4.8: Màn hình LCD hiển thị nhiệt độ trong buồng 85

Hình 4.9: Màn hình LCD khi hiển thị cài đặt nhiệt độ 86

Hình 4.10: Màn hình LCD hiển thị thời gian cài đặt nhiệt độ 87

Hình 4.11: Màn hình LCD hiển thị bắt đầu sấy 88

Hình 4.12: Màn hình LCD hiển thị các thông số trong quá trình sấy 89

Hình 4.13: Màn hình LCD hiển thị thông báo đã sấy xong 90

Hình 4.14: Màn hình LCD hiển thị quá trình xả nhiệt 91

Hình 4.15: Quạt xả nhiệt hoạt động 92

Hình 4.16: Hình ảnh hoàn thiện bên trong của mô hình tủ sấy sơn 93

Hình 4.17: Hình ảnh hoàn thiện bên ngoài của mô hình tủ sấy sơn 94

Hình 4.17: Hình ảnh hoàn thiện mạch điều khiển của mô hình 95

Hình 4.18 Sản phẩm sau khi sấy sơn 96

Lời mở đầu

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay công nghệ khoa học không ngừng phát triển, trong đó ngành kỹthuật điều khiển và tự động hóa cũng đã và đang là một trong những kỹ thuậtchiếm được nhiều thành tựu về khoa học – kỹ thuật hơn hẳn.

Cùng với sự phát triển vượt bậc đó ngành đã ngày càng khẳng định vai tròquan trọng của nó đối với cuộc sống hiện đại của con người với tầm nhìn chotương lai.

Thiết bị sấy được sử dụng rất rộng rãi trong các ngành công nghiệp, chếbiến nông, lâm, hải sản Sấy không chỉ đơn giản cho nguyên liệu vào sấy chokhô mà nó là một quá trình công nghệ phức tạp đòi hỏi phải đảm bảo chất lượngtheo một chỉ tiêu nào đó ví dụ như khi sấy các thiết bị thì phải đảm bảo được bềmặt mà các góc khi sấy xong phải đảm bảo sản phẩm sơn đều màu

Với ý tưởng, chúng em xin đưa ra đề tài tốt nghiệp: “Xây dựng mô hìnhhệ thống sấy sơn trong công nghiệp Đi sâu thiết kế chương trình điềukhiển” Nội dung gồm các phần như sau:

CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ TỦ SẤY BẰNG ĐIỆN TRỞCHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MÔ HÌNH TỦ SẤY

CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN

CHƯƠNG 4: ỔN ĐỊNH NHIỆT ĐỘ VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀUKHIỂN

Để hoàn thiện được đề tài này, chúng em xin gửi làm cảm ơn sâu sắc tới

Giáo viên hướng dẫn ThS Nguyễn Đình Tích đã hướng dẫn nhiệt tình và hỗ trợ

chúng em hết mình trong quá trình thực hiện đề tài.

Hải Phòng, ngày 12 tháng 12 năm 2019

Sinh viên thực hiện

Phạm Đình Thịnh

CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ TỦ SẤY BẰNG ĐIỆN TRỞ

Trong đời sống và sản xuất, yêu cầu về sử dụng nhiệt năng rất lớn Trongcác ngành công nghiệp khác nhau, nhiệt năng dùng để nung, sấy, nhiệt luyệnnấu chảy các chất, là một yêu cầu không thể thiếu Nguồn năng lượng nhiệtnày được chuyển từ điện năng qua các lò điện là rất phổ biến thuận lợi.Từ điệnnăng có thể thu được nhiệt năng bằng nhiều cách Nhờ hiệu ứng Joule (lò điệntrở), nhờ phóng điện (lò hồ quang), nhờ tác dụng nhiệt của dòng xoáy Foucaultthông qua hiện tựơng cảm ứng điện từ (lò cảm ứng),

Sấy là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu bằng phương pháp bay hơi.Đối tượng của quá trình sấy là các vật ẩm, là những vật thể có chứa một lượngchất lỏng nhất định Chất lỏng chứa trong vật ẩm thường là nước, một số ít vậtẩm chứa chất lỏng khác là dung môi , ví dụ như sơn vecni…Trong trường hợpsấy nóng nhiệt được cung cấp nhằm thực hiện nhiệm vụ nung nóng vật liệu sấytừ nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ thích hợp để vận chuyển ẩm từ các lớp bêntrong ra bên ngoài và vận chuyển từ lớp bề mặt của vật liệu sấy vào môi trườngkhông khí.

+ Dựa vào điều kiện, phương pháp sấy sản phẩm có thể phân loại :

- Dựa vào tác nhân sấy: sấy không khí hay khói lò, sấy thăng hoa, sấybằng dòng cao tần.

- Dựa vào áp suất làm việc: sấy chân không, sấy ở áp suất thường.- Dựa vào phương pháp làm việc: máy sấy liên tục, máy sấy gián đoạn.- Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho quá trình sấy: sấy tiếp xúc haysấy đối lưu, sấy bức xạ, sấy bằng dòng điện cao tần.

- Dựa vào cấu tạo thiết bị: phòng sấy, hầm sấy, sấy băng tải, sấy trục, sấythùng quay, sấy tầng sôi, sấy phun…

- Dựa vào chuyển động của các tác nhân sấy và vật liệu sấy: sấy xuôichiều, ngược chiều, chéo dòng…

1.1.Khái niệm chung về lò điện trở

Tủ sấy điện trở là thiết bị biến đổi điện năng thành nhiệt năng thông quadây đốt (dây điện trở) Từ dây đốt qua bức xạ, đối lưu và truyền dẫn nhiệt, nhiệt

Chương 1: Khái quát về tủ sấy bằng điện trở

năng được truyền tới vật cần gia nhiệt Lò điện trở thường dùng để nung sấy,nhiệt luyện, nấu chảy kim loại màu và hợp kim màu

1.2.Phân loại thiết bị sấy

Thiết bị sấy là thiết bị nhằm thực hiện các quá trình làm khô các vật liệu,các chi tiết hay sản phẩm nhất định, làm cho chúng khô và đạt đến một độ ẩmnhất định theo yêu cầu Trong các quá trình sấy, chất lỏng chứa trong vật liệusấy thường là nước Tuy vậy, trong kỹ thuật sấy cũng thừơng gặp trường hợpsấy các sản phẩm bị ẩm bởi các chất lỏng hữu cơ như sơn, các vật đánh xi

Phương pháp sấy chia ra hai loại lớn là sấy tự nhiên và sấy bằng thiết bị.Sấy tự nhiên là quá trình phơi vật liệu ngoài trời Phương pháp này sử dụngnguồn bức xạ của mặt trời và ẩm bay ra được không khí mang đi (nhiều khiđược hỗ trợ bằng gió tự nhiên)

Phương pháp sấy tự nhiên có ưu điểm là đơn giản, đầu tư vốn ít, bề mặttrao đổi lớn, dòng nhiệt bức xạ từ mặt trời tới vật có mật độ lớn (tới 1000 w/m2)

Tuy vậy sấy tự nhiên có các nhựơc điểm là: thực hiện cơ giới hoá khó, chiphí lao động nhiều, cường độ sấy không cao, chất lượng sản phẩm không cao,chiếm diện tích mặt bằng lớn

Các phương pháp sấy nhân tạo được thực hiện trong thiết bị sấy Có nhiềuphương pháp sấy nhân tạo khác nhau Căn cứ vào phương pháp cung cấp nhiệtcó thể chia ra các loại sau:

- Phương pháp sấy đối lưu.- Phương pháp sấy bức xạ.- Phương pháp sấy tiếp xúc.

- Phương pháp sấy bằng điện trường dòng cao tần.- Phương pháp sấy thăng hoa.

Trong các phương pháp kể trên phương pháp sấy đối lưu, bức xạ và tiếpxúc được dùng rộng rãi hơn cả, nhất là phương pháp sấy đối lưu.Mỗi phươngpháp sấy kể trên được thực hiện trong nhiều kiểu thiết bị khác nhau, ví dụ: sấyđối lưu được thực hiện trong nhiều thiết bị sấy như thiết bị sấy buồng, sấy hầm,sấy bằng băng tải, thiết bị sấy kiểu tháp, thiết bị sấy thùng quay, thiết bị sấy tầng

sôi, thiết bị sấy thổi kiểu khí động Phương pháp sấy bức xạ có thể thực hiệntrong thiết bị sấy bức xạ dùng nguyên liệu khí, dùng dây điện trở Phương phápsấy tiếp xúc có thể thực hiện trong các thiết bị như: thiết bị sấy tiếp xúc với bềmặt nóng, thiết bị sấy tiếp xúc kiểu tay quay, thiết bị sấy tiếp xúc chất lỏng

Mỗi loại vật liệu sấy thích hợp với một số phương pháp sấy và một số kiểuthiết bị sấy nhất định Vì vậy tuỳ theo vật liệu sấy mà ta chọn phương pháp sấy vàthiết bị sấy cho phù hợp để đạt được hiệu quả và chất lượng sản phẩm cao.

1.3.Ưu, nhược điểm của tủ sấy điện trở

+ Lò điện so với các lò sử dụng các nhiên liệu khác có những ưu điểmsau:

- Đảm bảo tốc độ nung lớn và năng suất cao.

- Đảm bảo nung đều và chính xác do nhiệt độ được điều khiển bằng điện.- Đảm bảo độ kín cần thiết.

- Có khả năng cơ khí hóa và tự động hóa trong quá trình chất dỡ nguyênliệu và vận chuyển vật phẩm.

- Đảm bảo điều kiện lao động hợp vệ sinh, vận hành thuận tiện, thiết bịgọn nhẹ.

- Sơn thiết bị trong mọi thời tiết cho dù nắng hay mưa, ẩm ướt hay khôhạn thì bề mặt sơn vẫn đẹp và không bị nhậm nước

- Sau khi sơn không nhất thiết phải thực hiện khâu đánh bóng mà vẫn đảmbảo được độ bóng cao và bền, sáng mặt sơn

- Do có đường gió phân luồng đi qua trong phòng sơn nên khả năng bámvà tiết kiệm được sơn hơn bình thường

- Bề mặt sơn giữ được độ bóng, cứng bề mặt trong quá trình sử dụng- Do làm trong phòng có bộ phận xử lý khí thải riêng nên không gây ônhiễm môi trường, tạo môi trường làm việc an toàn cho thợ sơn

- Độ cứng và sơn được đồng đều trên toàn bộ bề mặt được sơn

- Có chế độ sấy tự động nên ta không cần giám sát trong suốt quá trình sấy+ Mặc dù lò điện trở có nhiều ưu điểm so với các lò nhiệt khác nhưngcũng không thể tránh được một số nhược điểm sau:

Chương 1: Khái quát về tủ sấy bằng điện trở

- Tiêu thụ nhiều điện năng.

- Nếu lò có công suất lớn thì phải có tính toán chọn các thiết bị bảo vệ,vận hành dài hạn hợp lý.

- Yêu cầu người vận hành phải có chuyên môn.

1.4.Cấu tạo dây đốt điện trở

Với phương pháp nung nóng bằng điện trở, phân dây đốt làm hai loại là:Dây đốt hở và dây đốt kín.

1.4.1.Dây đốt hở:

Đây là dây đốt không bọc bảo vệ.

+ Ưu điểm của loại này:

- Toả nhiệt dễ.- Dễ bố trí.- Giá thành rẻ.- Dễ sửa chữa.

+ Nhược điểm:

- Chóng hỏng, bị ăn mòn.- Tính an toàn kém.

- Trong một số trường hợp có ảnh hưởng tới chất lượng của sản phẩm.Dâyđốt hở thường được quấn theo kiểu lò xo hoặc kiểu dích dắc

Hình 1.1: Dây tiết diện tròn quấn kiểu lò xo

Hình 1.2: Dây đốt bố trí kiểu dích dắc- Dây điện trở tiết diện tròn quấn kiểu dích dắc.- Dây điện trở tiết diện chữ nhật quấn kiểu dích dắc.

- Loại lò xo hay dùng cho dây đốt tròn, để tăng cường độ cứng, quấn dâyđốt trên lõi, bằng thanh gốm chịu lửa.

1.4.2.Dây đốt kín

Có vỏ bọc bằng thép quanh phần tử nung nóng.

+ Ưu điểm:

- Ít bị ôxi hoá, hư hỏng, thời gian sử dụng lâu

- Trong một số trường hợp làm tăng chất lượng sản phẩm- Tăng hiệu suất

Chương 1: Khái quát về tủ sấy bằng điện trở

- Giá thành đắt

+ Cấu tạo: Xét loại dây đốt kín hình chữ U.

Hình 1.3: Cấu tạo của dây đốt kín hình chữ U1.Kim loại

2.Lớp ngăn cách3.Phần tử nung nóng4.Đầu nối

- Vỏ kim loại làm bằng thép CT 5÷8 hoặc thép không rỉ (1CR18 Mig).- Lớp ngăn cách giữa phần tử nung nóng và vỏ, đảm bảo không dẫn điện,dẫn nhiệt, dùng bột thạch anh, bột MgO,

- Phần tử nung nóng: Trong điều kiện toả nhiệt khó, khi hư hỏng khó sửachữa nên phải được làm bằng vật liệu tốt, thường dùng Cr2Ni80 Người ta hànđầu nối trong những thiết bị nung nóng với đầu ra để nối dây dẫn, để đưa điệnvào sợi đốt.

- Loại này được dùng phổ biến trong những thiết bị nung nóng trực tiếpH2O, dung dịch, dầu mỡ, ,thiết bị sấy.

Trong sinh hoạt ta dùng để đun nóng H2O, bếp điện, bình nước nóngARISTON.

1.5.Các vật liệu làm dây đốt1.5.1.Vật Liệu hợp kim1.5.1.1 Hợp kim micrôm

Hợp kim micrôm có độ bền nhiệt tốt vì có lớp màng ôxit crôm (Cr2O3),bảo vệ rất chặt, chịu sự thay đổi nhiệt độ tốt nên có thể làm việc trong các lò cóchế độ làm việc gián đoạn Hợp kim micrôm có cơ tính tốt ở nhiệt độ thườngcũng như nhiệt độ cao, dẻo, dễ gia công, dễ hàn, điện trở suất lớn, hệ số nhiệtđiện trở nhỏ, không có hiện tượng giã hoá.

Nicrôm là vật liệu đắt tiền, nên người ta có khuynh hướng tìm các vậtliệu khác thay thế.

1.5.1.2 Hợp kim sắt- crôm- nhôm

Hợp kim này chịu được nhiệt độ cao, thoả mãn yêu cầu các tính chấtđiện, nhưng có nhược điểm là giòn, khó gia công, kém bền cơ học ở nhiệt độcao Vì thế cần thiết chú ý tránh các tác động tải trọng của chính dây điện trở.Một nhược điểm nữa là hợp kim sắt- crôm- nhôm ở nhiệt độ cao dễ bị các ôxitsắt, ôxit SiO2 tác động hoá học, phá hoại lớp màng bảo vệ của các ôxít Al2O3 vàCr2 O3 Vì vậy, tường lò, nơi tiếp xúc với hợp kim này phải là vật liệu chứa nhiềuAlumin (Al2O3 ³70%; Fe2O3 £1%)

Độ giãn dài tới 30¸40% đã gây ra khó khăn khi lắp đặt trong lò, cần tránhđoản mạch khi dây giãn dài và bị cong

Các dây điện trở được tiêu chuẩn hoá khi sản xuất Dây điện trở bằnghợp kim: X13I04; OX23IOA; OX27105A; X20H80, có đường kính dây:

Chương 1: Khái quát về tủ sấy bằng điện trở

Dây điện trở có tiết diện chữ nhật (a.b).

+ Những kích thước được dùng phổ biến nhất:

- Dây điện trở có dạng xoắn lò xo Đường kính dây 5; 5,5; 6; 6,5; 7 (mm).- Dây điện trở dạng lỗi, cấu trúc kiểu dích dắc Đường kính dây: 8; 8,5; 9 (mm).- Dây có tiết diện chữ nhật, cấu trúc kiểu dích dắc: 2.20; 2,5.25; 3.30 (mm).- Trong các lò đối lưu tuần hoàn hoặc trong các buồng nung không khí,người ta dùng các dây dẫn điện trở có đường kính: 3; 3,5; 4 và 4,5 (mm) hoặcdây băng có tiết diện: (1.10); (1,2.12); (1,5.15).

1.6.Một số lò sấy điện trở gián tiếp thường dùng1.6.1.Thiết bị sấy buồng

Thiết bị sấy buồng dùng trong việc sấy những vật liệu dạng cục, hạt, vớimột năng suất không lớn lắm và làm theo chu kỳ Buồng sấy có thể được xâybằng thép tấm, ở giữa có cách nhiệt hoặc đơn giản xây bằng gạch đỏ có lớp cáchnhiệt hoặc không có.

Tác nhân sấy trong thiết bị sấy thường là không khí nóng hoặc là khói lò.Không khí được đốt nóng nhờ calorife điện hoặc khí khói Calorife thườngđược đặt trên nóc hoặc hai bên sườn hoặc ở bên ngoài buồng sấy Trong thiết bịsấy buồng gồm hai loại: tác nhân sấy lưu động tự nhiên và lưu động cưỡng bức.Vật liệu sấy được đặt trên xe goòng, để thuận tiện trong việc vận chuyển các xegoòng thì khoảng cách giữa xe goòng và tường buồng sâý cách nhau mộtkhoảng 50-100 (mm) Vật liệu sấy bố trí trên khay, có ý nghĩa quan trọng trongvấn đề chất lượng của sản phẩm Nếu vật liệu sấy có mật độ quá lớn thì tác nhânsấy khó lưu chuyển dẫn đến thời gian sấy lớn và vật liệu khô không đều Ngượclại nếu mật độ vật liệu sấy trên khay quá bé thì điều kiện truyền chất được tăng

cường và thời gian sấy giảm, chất lượng sản phẩm cao nhưng năng suất khôngcao Do vậy việc bố trí vật liệu sấy trên khay sấy cũng rất quan trọng đối vớichất lượng sản phẩm sấy và năng suất sấy.

Thiết bị sấy buồng là một thiết bị được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay vì:có kết cấu đơn giản, dễ vận hành, vốn đầu tư ít, thích hợp với các xí nghiệp bé

Hình 1.5: Cấu tạo buồng sấy1 Bê tông cốt sắt.

2 Bông thuỷ tinh.

Chương 1: Khái quát về tủ sấy bằng điện trở

3 Ống dẫn khí thải.4 Gạch đỏ.

5 Xe goòng chứa vật liệu sấy.

1.6.2.Thiết bị sấy kiểu hầm

Thiết bị sấy kiểu hầm là một trong những thiết bị đối lưu dùng khá rộngrãi trong công nghiệp nó dùng để sấy các vật liệu dạng hạt, bột, Với năng suấtcao và có thể dễ dàng cơ giới hoá, khác với thiết bị sấy buồng từng mẻ, trongthiết bị sấy hầm vật liệu sấy gần như được đưa vào và lấy ra liên tục.

Hầm sấy thường dài 10-15 m hoặc lớn hơn Chiều cao và chiều ngang củahầm sấy phụ thuộc vào xe goòng và khay tải vật liệu sấy Theo tiêu chuẩm ViệtNam chiều cao của hầm sấy từ 1200-1400 (mm) Hầm sấy thường làm bằnggạch đỏ có cách nhiệt hoặc không có cách nhiệt.

Trần hầm sấy thường làm bằng bê tông cách nhiệt Tổn thất qua nềnkhoảng qm =10 (w/m2)÷15 (w/m2) Thiết bị chuyển tải là xe goòng có kích thướccao từ 1000÷1500 mm, dài và rộng từ 500÷1000 mm Trên khay bố trí từ 10÷15khay tải vật liệu với diện tích mỗi khay trên dưới 1 m2, mật độ vật liệu trên khaybố trí khoảng 2÷5 kg/m2 Để xe goòng dịch chuyển được dễ dàng thì khoảnggiữa hai thành khay với hai tường bên khoảng 50÷100 mm.

Tác nhân sấy trong thiết bị sấy hầm thường là không khí nóng được gianhiệt từ calorife khí, và calorife khí thường được bố trí trên nóc hầm sấy Vấn đềthải ẩm trong thiết bị sấy nó được thực hiện nhờ một ống thoát ẩm từ trên nóchầm sấy ở phần cuối dẫn ra nhờ quạt thải ẩm.

Hình 1.6: Hầm sấy kiểu Xnhimod- Ghiprodrep- 56 (Liên Xô cũ).1 Calorife.

2 Kênh dẫn khí nóng.3 Xe chứa vật liệu sấy.4 Quạt gió.

5 Ống thoát khí.

1.6.3.Thiết bị sấy dùng bơm nhiệt:

Sơ đồ nguyên lý thiết bị sấy dùng bơm nhiệt được biểu diễn trên hình 1.9Máy nén tiêu thụ năng lượng Nb đưa môi chất lạnh đến giàn nóng Ở đâymôi chất lạnh toả nhiệt Q1 ra không khí làm cho nhiệt độ của nó tăng lên từ t0, ϕ0đến t1, ϕ1 Không khí nóng qua vật liệu sấy làm bay hơi ẩm wh từ vật liệu.Không khí thoát ra khỏi buồng sấy có nhiệt độ t2 độ ẩm tương đối ϕ2 được quạt4 thổi vào buồng lạnh môi chất lạnh được đưa từ giàn nóng qua van tiết lưu 6vào giàn lạnh Ở đây môi chất hoá hơi rồi được hút về máy nén.

Chương 1: Khái quát về tủ sấy bằng điện trở

Hình 1.7: Sơ đồ nguyên lý thiết bị sấy dùng bơm nhiệt.1 Máy nén

2 Giàn nóng (calorife)3 Buồng sấy

4 Quạt gió5 Giàn lạnh6 Van tiết lưu

7 Gia nhiệt bằng điện8 Làm mát bằng nước

Không khí trong buồng lạnh nhả nhiệt Q2 cho giàn lạnh làm cho nhiệt độcủa nó giảm từ t2 xuống t3 và tiếp tục giảm đến t4 Quá trình làm lạnh không khí2-3-4 làm cho không khí ẩm trở nên quá bão hoà, nước ngưng tụ sẽ được thoátra ngoài (lưu lượng wh nhiệt độ tn) Vì năng suất lạnh của giàn lạnh không đủ đểlàm lạnh không khí từ trạng thái 2 đến trạng thái 4 nên người ta phải dùng nướcbổ xung đưa vào làm mát không khí Lưu lượng nước làm mát bổ xung là Gnnhiệt độ nước vaò t’,nhiệt độ nước ra t” Quá trình sấy theo chu trình kín Thiết

bị làm việc theo chu kỳ Đầu quá trình sấy năng lượng bay hơi ẩm từ vật liệu wh(kg/h) rất lớn còn ở cuối quá trình sấy wh giảm đáng kể (bằng 10÷20% năngsuất bay hơi ẩm ở đầu quá trình sấy) Vì vậy cần phải điều chỉnh chế độ của bơmnhiệt phù hợp với quá trình sấy Để giảm khoảng điều chỉnh công suất bơmngười ta bố trí thêm bộ phận gia nhiệt bằng điện trở để gia nhiệt bổ xung ở đầuquá trình sấy mà bơm nhiệt không đáp ứng được Ở nhiều thiết bị sấy dùng bơmnhiệt công suất của bộ gia nhiệt điện trở gần bằng công suất của bơm nhiệt.

1.6.4.Thiết bị sấy buồng dùng Êjectơ:

Thiết bị sấy buồng dùng êjectơ dùng trong trường hợp cần tạo nên áp lựcđẩy đáng kể của khí Năng lượng tiêu thụ của hệ thống gió bằng êjectơ xác địnhbởi tốc độ cần thiết cần tạo ra ở miệng vòi phun và trở lực cần khắc phục để tuầnhoàn môi chất trong buồng sấy.

Hình 1.8: Thiết bị sấy buồng kiểu XNHIMOD1.Xe goòng để vật liệu sấy

Chương 1: Khái quát về tủ sấy bằng điện trở

2.Calorife3.Quạt gió4.Động cơ điện5.Ống thoát khí

1.6.5.Thiết bị sấy khí động:

Sơ đồ nguyên lý của thiết bị sấy khí động được biểu diễn trên hình 1.9.Môi chất sấy là không khí nóng hoặc khói được thổi vào ống sấy hình trụđặt thẳng đứng Vật liệu từ phễu qua bộ phận cung cấp đưa vào ống sấy Môichất sấy thổi vào với tốc độ cao đẩy vật liệu đi lên hoà trộn vào môi chất Môichất nóng sẽ gia nhiệt và sấy vật liệu.

Yêu cầu vật liệu sấy có dạng hạt khối lượng riêng nhỏ để khí có thể thổilên được Những hạt nhỏ sẽ được sấy khô trước, những hạt to khô chậm hơn Tấtcả hỗn hợp vật liệu và khí được đưa vào xyclôn, ở đây thực hiện quá trình phânly vật liệu khô ra khỏi khí thoát Khí thoát được quạt hút, hút ra ngoài còn vậtliệu khô rơi xuống phía dưới chứa và phễu sau đó được đưa ra ngoài vào nơiđóng gói bảo quản Ta thấy sấy kiểu khí động có các đặc điểm sau:

Tốc độ khí rất lớn tuỳ thuộc vào kích cỡ và khối lượng riêng của vật liệu.Thông thường tốc độ này từ 20÷40 (m/s).

Vật liệu sấy thuộc loại hạt nhỏ, kích cỡ không quá 10mm

Môi chất sấy có thể là không khí nóng hay khói tuỳ thuộc vật liệu sấy.Thời gian sấy ngắn (hàng chục giây), vì vậy chỉ để sấy độ ẩm tự do Đểmở rộng phạm vi sử dụng của kiểu sấy này người ta bố trí thêm phần trao đổinhiệt- chất tiếp xúc Do vậy có thể dùng để sấy các vật liệu khác và sấy được độẩm liên kết.

Hình 1.9: Sơ đồ nguyên lý thiết bị sấy khí động:1.Phễu chứa vật liệu

2.Bộ phận cấp liệu3.Ống sấy

4.Xyclôn5.Quạt gió6.Khoá khí

1.7.Đặc tính của các loại sơn trước khi sấy1.7.1.Khái niệm chung

Sơn là 1 hỗn hợp đồng nhất trong đó chất tạo màng liên kết với các chấtmàu, bột độn Hỗn hợp tạo màng liên tục có khả năng bám dính lên bề mặt vậtchất Hỗn hợp được điều chỉnh với 1lượng phụ gia và dung môi tuỳ theo tínhchất của mỗi loại sản phẩm

Để dễ tra cứu các con số thường diễn giải chỉ theo một đơn vị Các giá trịtương đương thường trong bản chuyển đổi (thường dùng đơn vị mét và đơn vịS.I) Tất cả các giá trị được cho ở nhiệt độ°C và độ ẩm tương đối 70%)

1.7.2.Độ bóng

Chương 1: Khái quát về tủ sấy bằng điện trở

Độ bóng "Lange” được xác định gồm 5 dãy bóng, qua so sánh với bản tiêuchuẩn tấm kính đánh bóng màu đen Độ bóng được xác định trên thước đo Lange(gốc 60) theo tiêu chuẩn ISO 2813 Các biểu thị được sử dụng trong bảng là:

- Nhẵn (flat) tương ứng với 0 - 15%

- Vỏ trứng (eggshell) tương ứng với 15 - 30%- Hơi bóng (semi-gloss) tương ứng với 30 – 60%- Bóng (gloss) tương ứng với 60 – 80%

- Độ bóng cao (high-gloss) tương ứng với 80 – 100%

1.7.3.Loại sơn chứa sắc tố nhễm và oxít sắt micaceous

Các loại sơn chứa sắc tố nhôm và oxyt sắt micaous cho hình dạng bề mặtvà màu sắc khác nhau tùy thuộc vào chiều dày màng sơn và phương pháp thicông sơn Sơn dặm bằng chổi cọ có thể sẽ thấy rõ trên vùng bề mặt sơn phun.

1.7.4.Thời gian bảo dưỡng và cất giữ

Là thời gian từ ngày sản xuất trong quá trình sơn được vận chuyển và cấtgiữ không bị hư hỏng và không bị mở nắp ở tại nhiệt độ từ 10-30°C, mà khôngbị ảnh hưởng khi thi công sơn và đặc tính của sơn.

Sau khi quá thời gian này sơn có thể sẽ kiểm tra lại.

Sơn nước phải được bảo quản không bị đông cứng trong suốt thời gianvận chuyển và bảo quản.

1.7.5.Nhiệt độ và điều kiện bề mặt

Nếu có diễn giải khác trong các thông số kỹ thuật liên quan, thông thường thìnhiệt độ tối đa của bề mặt không vượt quá 60°C và độ ẩm tối đa cho phép là 80%.

Xem bản thông tin về phương pháp làm sạch bề mặt sắt thép và cạo rỉ.Xem bản thông tin về độ ẩm tương đối – nhiệt độ bề mặt – nhiệt độ không khí.

1.7.6.Đóng rắn hoàn toàn

Đóng rắn hoàn toàn có ý nghĩa rằng, các tính chất của sơn như đã mô tảtrong bản thông số kỹ thuật đã đạt được (phù hợp để khai thác) Tuy nhiên, trongcác tàu chở hàng khô thời gian đóng rắn có thể kéo dài thêm trước khi lớp sơnđủ cứng chắc và phù hợp để chuyên chở các hàng hóa có góc cạnh.

1.7.5.Điểm bắt lửa

Đối với các loại sơn, điểm bắt lửa được xác định theo tiêu chuẩn ISO 1523(= ASTMD–3278, phù hợp với phương pháp SM 311-41) hoặc phải tính toán.

Đối với dung môi, điểm bắt lửa được xác định theo tiêu chuẩn DIN 51755(phù hợp với phương pháp SM 311–42) hoặc phải tính toán.

1.7.6.Bản thời gian khô để sơn lớp kế tiếp

Các thông số cho trong bảng là những thông số đẹp cho các điều kiệnthường, thời gian khô để sơn lớp kế tiếp có thể sẽ để lâu hơn khi nhiệt độ giảmxuống thấp và điều kiện thời tiết cũng như thông gió không được thuận lợi vàchiều dầy màng sơn cao.

Đối với sơn epoxy, thì thời gian đóng rắn tối thiểu đối với chiều dày chophép đã được cho trong bản thông số kỹ thuật Nhưng nếu khi chiều dày khôtrung bình cao hơn 50%, thì thời gian đóng rắn tối thiểu nên tăng 1,5 lần và khichiều dầy khô trung bình cao hơn 100% thì phải tăng hệ số chờ khô lên 2,5 lần.

1.7.7.Thời gian khô chạm được

Thời gian khô chạm được phù hợp thời gian không bị dính, được đo theotiêu chuẩn ASTMD-1640 (phù hợp theo phương pháp Durgo SM 315-01) Chiềudầy màng sơn khô, điều kiện thông gió và nhiệt độ bề mặt sẽ ảnh hưởng đến thờigan khô chạm được.

1.7.8.Thời gian khô để vận chuyển

Thời gian khô để vận chuyển phù hợp với thời gian khô hoàn toàn, đượcđo theo tiêu chuẩn ASTMD-1640 (phù hợp với phương pháp DurgoSM315–01)và xác định thời gian khi đó có thể đi lại được Chiều dầy màng sơn khô, điềukiện thông gió và nhiệt độ bề mặt sẽ ảnh hưởng đến thời gian khô để vận chuyểnvà tất nhiên không thể giải thích được khi sắp bắt đầu vận chuyển và có khảnăng hư hại nhiều.

1.7.9.Chiều dầy màng sơn khô (dft) và chiều dầy màng sơn ướt (wft)

Chiều dầy màng sơn khô có thể tính được từ chiều dầy màng sơn ướt trong lúcsơn:

wft = dft x100 % volume solids (1.1)dft = wft x 100% volume solids (1.2)

Chương 1: Khái quát về tủ sấy bằng điện trở

% volume solids : Chiều dày màng sơn khô cho phép

Chiều dày khô cho một hệ sơn được xác định trong các bảng thông số bổsung của hệ sơn Durgo là chiều dày khô được khuyến cáo dùng cho các điều kiệnđã tính toán.

Trong tài liệu kỹ thuật sơn này, các đặc tính chiều dầy khô tham khảo ởđây là có giá trị cho các lớp sơn và hệ sơn Ngoại trừ có các đề cập đặc biệt khácđến từng sản phẩm và từng hệ sơn.

Chiều dầy màng sơn khô tối thiểu khi thi công sơn:

Chiều dày khô tối thiểu của một hệ sơn (cũng như hệ sơn một lớp) phảituân theo các quy tắc 90/10 (ví dụ 90% chiều dầy khô cho phép đạt yêu cầu chỉđến 10% khác biệt khi đo), trong khi lúc đó các lớp riêng biệt có chiều dầy khôtối thiểu không được thấp hơn 80% chiều dầy khô cho phép và hình dạng màngsơn phải kín.

Chiều dầy màng sơn khô tối đa khi thi công sơn.

Khi chiều dầy sơn vượt quá chiều dầy khô cho phép như đã cho trongbảng thông số kỹ thuật có thể ảnh hưởng đến đặc tính của lớp sơn Các ảnhhưởng như dung môi chưa thoát ra hết và độ bám dính liên kết với lớp hoànchỉnh sẽ bị giảm.

Trong một hệ sơn, chiều dầy lớp sơn chống rỉ là quan trọng nhất Nói chung,hãng sơn Durgo sẽ hạn chế chiều dầy khô của bất kỳ lớp chống rỉ nào đến khoảng1,5 lần so với quy trình đã chỉ định trong các bảng thông số kỹ thuật.

Đối với một hệ sơn, bao gồm các lớp riêng biệt (ngoại trừ lớp chống rỉ),chiều dầy khô tối đa là gấp 2 lần chiều dầy khô cho phép, cho những nơi mà khóthi công sơn, có thể có 10% chênh lệch khi đo khoảng giữa 2 và 2,2 lần so vớichiều dày khô cho phép Những vùng khó thi công sơn ví dụ như đường hàn, cácgóc cạnh, gờ, bulông.v vv và những nơi khó chui vào.

Đối với quy trình hệ sơn có yêu cầu chiều dầy khô phải giới hạn so vớichiều dầy khô cho phép như đã đề cập trong các bảng thông số kỹ thuật và hệsơn, thì chiều dầy khô cho phép tối đa nên thiết lập theo mỗi dự án trước khi tiếnhành Sơn vượt quá cho phép và kết quả mang lại của nó là rất phức tạp và còn

tùy thuộc vào từng loại gốc sơn của hệ sơn, chiều dầy khô cho phép và số lớpsơn cũng như nơi lớp sơn được dùng.

Tuổi thọ của bất kỳ hệ sơn bảo vệ nào cũng được xác định qua chiều dầymàng sơn khô đã được sơn tại khu vực khó thi công sơn Chiều dầy màng sơnkhô của tất cả các khu vực khó thi công sơn này nên được kiểm tra và giám sátchặt chẽ trong khi sơn stripe coat cùng với loại sơn kế tiếp của hệ sơn Xin chú ýrằng, nếu dùng sơn có pha dung môi sơn có chiều dầy khô vượt quá chiều dầykhô chỉ định thì thời gian sơn lớp kế tiếp phải tăng lên để đảm bảo đủ thời giandung môi thoát ra hết màng sơn Chú ý, cẩn thận sơn vượt quá quy định tại cáckhu vực khó thi công trong quá trình tiến hành công việc Sơn vượt quá quy địnhsẽ làm giảm tuổi thọ của hệ sơn.

Chiều dầy màng sơn khô tối đa khi thi công sơn – bồn chứa, đường ốngĐối với sơn đường ống, bồn chứa, đối với những nơi tiếp xúc trong điềukiện khắc nghiệt hoặc đối với hệ sơn không có dung môi gia cường thì chiều dầykhô của lớp sơn chống rỉ và các lớp kế tiếp có thể khó khăn hơn Giới hạn chiềudầy màng sơn khô, được ghi chi tiết theo từng hệ sơn và các bản thông số kỹthuật sơn.

VOC (Volatile Organic Compound)

Ngoại trừ có các ký hiệu khác, con số VOC (thành phần bay hơi của chấthữu cơ) đã đề cập trong các bảng thông số kỹ thuật đã được cấp và được tínhtoán từ công thức Con số VOC có đơn vị đo g/kg theo EU directive1999/13/EC, hướng thoát dung môi hoặc đo theo g/lít

1.7.10 Phần trăm thể tích chất rắn

Giá trị này được cho trong bảng thông số kỹ thuật Giá trị này cũng có thểxác định được qua phòng thí nghiệm hoặc tính toán từ công thức Thành phầnthể tích chất rắn lý thuyết được tính toán là phần lớn thấp hơn thành phần thểtích chất rắn xác định được Các giá trị tốt nhất gần đúng với thực tế, giả sử rằngbảng hao hụt định mức sơn là hoàn toàn đúng Các chất pha loãng có điểm sôicao và áp suất bay hơi thấp được sử dụng rộng rãi trong các lớp sơn không códung môi, chất pha loãng sẽ còn lại trong màng sơn đã đóng rắn dưới các điều

Chương 1: Khái quát về tủ sấy bằng điện trở

kiện không khí thông thường và do đó chất pha loãng sẽ có ảnh hưởng nhỏ trênphần trăm thể tích chất rắn của các sản phẩm chỉ định này Hơn nữa, vì điểm sôicao tương đối và áp suất bay hơi thấp hơn các chất pha loãng này, cho nên cầnphải có thông gió khi sử dụng sơn không chứa dung môi khi sơn trong khônggian giới hạn để duy trì không khí bên trong là 10% thấp hơn giới hạn cháy nổ.

1.7.11.Dung sai

Giá trị cho theo khối lượng riêng, định mức lý thuyết và thành phần chấtrắn được tính trung bình từ các mẻ sản xuất tiêu chuẩn, giá trị này có thể thayđổi nhẹ, cũng như về các màu sắc của một sản phẩm.

1.7.12.Thông gió

Thông gió đầy đủ trong quá trình thi công sơn và đóng rắn của lớp sơn làkhông chỉ yêu cầu về sức khỏe và các lý do an toàn mà còn đảm bảo lớp sơn đạtđược đặc tính tối ưu.

Phải nên tránh ứ đọngtập trung khí ga bên trong không gian giới hạn.Thông gió áp lực sẽ giúp tránh tập trung hơi ga cao và có thể làm thoát hết dungmôi ra khỏi lớp sơn để tránh dung môi này ảnh hưởng làm mềm lớp sơn Nêntránh thông gió với không khí lạnh, ẩm trong giai đoạn khô sơn

Cũng nên tránh thông gió với không khí nóng trong giai đoạn màng sơn cònướt vì khi đó có thể làm màng sơn nhăn và sẽ tạo dung môi trốn dưới màng sơn.

Để biết thêm thông tin, xem các bảng thông tin sau:- Các chỉ định an toàn

An toàn trong không gian giới hạn và an toàn sức khỏe, rủi ro cháy nổ rủi ro độc hại.

Hướng dẫn thực hành thông gió.

1.7.13 Định mức thực tế

Định mức thực tế tùy thuộc vào hệ số hao hụt:

Điều kiện bề mặt và độ nhám, phương pháp thi công sơn; thông thường,sơn dầy hoặc sơn không chứa dung môi, tay nghề công nhân và các điều kiệnthời tiết Định mức thực tế thường được dự tính khoảng 70% của định mức lý

thuyết nhưng dưới nhiều điều kiện, Về các mục đích tính toán, xem bảng hệ sốhao hụt lý thuyết đã được soạn thảo.

Các bề mặt như gỗ và bê tông là không được bao gồm trong phần này vìnó có quá nhiều hệ số khác nhau, đặc biệt trong phần chuẩn bị bề mặt, lấp các lổmọt,vv…

1.7.14 Dung môi pha

Khi pha loãng sơn chỉ được dùng dung môi pha sơn của hãng sơn Durgo.Khi sử dụng các dung môi khác thay thế, đặc biệt là dung môi chứa thành phầncồn, có thể gây ra ngăn cản đóng rắn cơ khí của các lớp sơn và sẽ ảnh hưởng đếnđặc tính của lớp sơn Trong trường hợp sử dụng các dung môi khác với dungmôi đã chỉ định, hãng sơn Durgo sẽ không chịu trách nhiệm.

1.7.15 Dự tính hao hụt theo phần trăm

Dự tính khối lượng sơn cần dùng cần thiết cho một công việc sơn có thểđược tính theo công thức:

Q = (10 x A x DFT) / ((VS x (100 – W)) (1.3) Trong đó: Q : Số lượng lít sơn (lít)

A : Diện tích bề mặt (m)

DFT : Chiều dầy màng sơn khô

VS : % thể tích chất rắn (xem bảng thông số kỹ thuật) W : Hao hụt dự tính (xem bảng)

1.7.16 Kích cỡ lổ súng phun và góc độ phun sơn

Trong các bảng thông số kỹ thuật chỉ trình bày các kích cỡ súng phun chophép Sự lựa chọn góc độ phun phụ thuộc nhiều vào điều kiện thực tế Bản sosánh kích cỡ súng phun và góc độ phun dưới đây phù hợp với các mã số súngphun của các nhà sản xuất khác nhau Xin tham khảo thêm các nhà cản xuấtkhác để có các mã số súng phun phù hợp.

Kích cỡ lỗ súng phun: Xác định được bao nhiêu lít sơn qua lỗ phun trongmột phút qua đầu béc phun của sơn chân không (airless) Hai con số cuối cùngtrong chữ số nói lên kích cỡ lổ súng phun theo phần nghìn của một inch.

Chương 1: Khái quát về tủ sấy bằng điện trở

Độ rộng phun sơn: là dựa vào khoảng từ súng phun tới bề mặt là 305mm(12’’) Gấp đôi con số thứ tư của con số phần béc phun để xác định độ rộng xấpxỉ tối thiểu tính bằng inch Cộng thêm hai inch để cho con số đạt độ rộng tối đa.

1.7.17 Tỷ lệ pha trộn

Tỷ lệ pha trộn tính theo thể tích dùng để trộn các thành phần với nhautrong lúc sơn để đảm bảo đúng theo các thông số kỹ thuật đã chỉnh định Đảmbảo tỷ lệ pha trộn đúng là rất quan trọng, nhưng chỉ chấp nhận sai lệch tối đakhoảng 3%, ngoại trừ các giải thích khác trong các thông số kỹ thuật.

Phần lớn các thành phần pha trộn này luôn được cung cấp khi sử dụng,sau khi pha trộn hai thành phần thì không được pha loãng thêm.

1.7.18 Thời gian cảm ứng

Nếu đề cập trên bảng thông số kỹ thuật thì sơn nên được trộn hoàn toàn vàđể một khoảng thời gian cho phép nhất định trong các điều kiện nhiệt độ đặcbiệt trước khi sơn Thời gian cảm ứng này hoặc gọi là đóng rắn của lớp sơnnhằm đảm bảo lớp sơn sẽ cho được các đặc tính như yêu cầu và các tính chất khithi công sơn.

1.7.19 Thời gian sống của sơn (thời gian sơn sẽ chết)

Thời gian này cho một khoảng thời gian sau khi trộn hai thành phần vớinhau trong quá trình thi công sơn, mà không thay đổi khi sơn và thay đổi các đặctính của sơn Đối với sơn chứa dung môi cho phép pha thêm dung môi lên tới 5%.

Đối với sơn không chứa dung môi không được phép pha thêm dung môi.Đối với sơn không chứa dung môi và sơn có thành phần chất rắn cao sẽ xảy ra phảnứng tỏa nhiệt, dẫn đến đông cứng nhanh sau khi đạt tới điểm cuối thời gian sốngcủa sơn Cho nên phải xúc rửa thiết bị sơn bằng dung môi đã khuyến cáo trước khithời gian sống của sơn kết thúc hoặc ngay sau khi hoàn tất công việc sơn.

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MÔ HÌNH TỦ SẤY2.1 Những yêu cầu cơ bản đối với cấu tạo lò điện trở

2.1.1 Hợp lý về công nghệ

Hợp lý về công nghệ có nghĩa là cấu tạo lò không những phù hợp với quátrình công nghệ yêu cầu tại thời điểm chế tạo mà còn tính đến khả năng mở rộng vềsau này Đây là một điều cần thiết đối với bất kì một hệ thống điện nào Và đảmbảo là không làm phức tạp quá trình gia công và làm tăng giá thành của sản phẩm.

2.1.2 Hiệu quả về kỹ thuật

Hiệu quả về kỹ thuật là khả năng thực hiện hiệu suất cực đại của kết cấukhi các thông số của nó là cố định: kích thước, công suất, trọng lượng, giá thành Đối với một thiết bị hay một vật phẩm sản xuất ra, năng suất trên một đơnvị công suất định mức, sức tiêu hao điện năng để nung,…là các chỉ tiêu cơ bảncủa hiệu quả kỹ thuật Còn đối với từng phần riêng biệt của kết cấu hoặc chi tiết,hiệu quả kỹ thuật được đánh giá bằng công suất dẫn động, momen xoắn, lực,…ứng với trọng lượng, kích thước hoặc giá thành kết cấu.

2.1.3 Chắc chắn khi làm việc

Chắc chắn khi làm việc là một trong những chỉ tiêu quan trọng nhất củachất lượng kết cấu các lò điện Thường các lò điện trở là tải hoạt động dài hạn,làm việc liên tục một ca, hai ca hoặc cũng có thể là liên tục ba ca trong mộtngày Nếu trong lúc làm việc, một bộ phận nào đó không hoàn hảo sẽ gây ảnhhưởng đến quá trình sản xuất chung Điều này đặt biệt quan trọng đối với các lòđiện làm việc liên tục trong dây chuyền sản xuất tự động Ngay cả khi các lòđiện làm việc theo chu kỳ, lò ngừng cũng làm thiệt hại rõ rệt cho nhà sản xuất vìkhi bị sự cố lò dừng đột ngột hoặc nhiệt độ tăng nhanh và cao quá mức quy địnhcó thể dẫn đến làm hư hỏng sản phẩm, lãng phí nguyên vật liệu, làm tăng giáthành sản phẩm, quá trình sản xuất gián đoạn, phải tiến hành sửa chữa vừa mấtthời gian, vừa tốn kém.

Một chỉ tiêu phụ về sự chắc chắn khi làm việc của một bộ phận đó của lòđiện là khả năng thay thế nhanh hoặc khả năng dự trữ lớn khi lò làm việc bình

Chương 2: Thiết kế mô hình tủ sấy

thường Để đạt được điều này, trong các thiết bị cần chú ý đến các bộ phận quantrọng nhất như: dây nung, băng tải,…quyết định đến sự làm việc liên tục của lò.

2.1.4 Tiện lợi khi sử dụng

+ Phải hội tụ một số đặc điểm sau:- Số nhân viên phục vụ tối thiểu.

- Không yêu cầu người vận hành có chuyên môn quá cao, có sức lực và sựdẻo dai.

- Số lượng các thiết bị đắt tiền sử dụng nguyên liệu quý hiếm và bị haomòn nhanh cần phải hạn chế sử dụng đến mức thấp nhất.

- Bảo quản, bảo trì dễ dàng, thuận tiện trong việc kiểm tra và sửa chữathiết bị, hệ thống.

2.1.5 Rẻ và đơn giản khi chế tạo

- Tiêu hao vật liệu ít nhất, đặc biệt là các vật liệu quý hiếm.

- Công nghệ sản xuất đơn giản, thời gian chế tạo nhanh nhưng vẫn đảm

bảo chất lượng.

- Sử dụng tối đa các kết cấu giống nhau và cùng loại để thuận tiện trong

việc trao đổi và lắp ráp.

2.1.6 Hình dáng bề ngoài đẹp

Mỗi kết cấu của thiết bị, vật phẩm, các khâu và các chi tiết phải có hìnhdáng và kích thước phù hợp dễ coi Tuy vậy cũng cần chú ý rằng, độ bền của kếtcấu khi trọng lượng nhỏ và hình dáng bề ngoài đẹp có quan hệ khăng khít vớinhau Việc gia công lần chót như sơn có vai trò đặc biệt quan trọng đối với hìnhdáng bề ngoài của lò điện, song cũng cần tránh những trang trí không cần thiết.

2.1.7 Cấu tạo của lò điện trở

Thường thì cấu tạo gồm ba thành phần chính: vỏ lò, lớp lót và dây nung.

2.1.7.1 Vật nung, dây nung

Trong lò điện trở thành phần quan trọng nhất đó chính là điện trở, đặctrưng cho thành phần điện trở này chính là dây nung (vật nung).

- Vật nung: Trường hợp này gọi là nung trực tiếp Trường hợp này ít gặpvì nó chỉ dùng để nung những vật có hình dạng đơn giản như: tiết diện chữ nhật,vuông, tròn.

- Dây nung: Trường hợp này gọi là nung gián tiếp Khi dây nung đượcnung nóng nó sẽ truyền nhiệt cho vật nung bằng bức xạ, đối lưu, dẫn nhiệt hoặcphức hợp Trường hợp này thì ta gặp nhiều trong thực tế Và đề tài nhóm đanglàm cũng là loại lò điện trở này Vì thế nhóm sẽ làm rõ thêm vấn đề dây nungmà lò điện trở hay sử dụng.

+ Yêu cầu của vật liệu dùng làm dây nung: dây nung là bộ phận phát

nhiệt của lò, làm việc trong điều kiện khắc nghiệt (nhiệt độ cao), do đó phải đảmbảo các yêu cầu sau:

- Chịu nóng tốt, ít bị oxy hóa ở nhiệt độ cao.

- Phải có độ bền cơ học cao, không bị biến dạng ở nhiệt độ cao.- Điện trở suất phải lớn.

- Hệ số nhiệt điện phải nhỏ.

- Các tính chất điện phải cố định hoặc ít thay đổi.- Các kích thước phải không thay đổi khi sử dụng.- Dễ gia công, dễ hàn hoặc dễ ép khuôn.

Tùy thuộc vào vật liệu làm dây nung mà ta phân biệt dây nung thành hai loại:

+ Dây nung kim loại

Để đảm bảo yêu cầu của dây nung, trong hầu hết các lò điện trở côngnghiệp, dây nung kim loại thường được chế tạo bằng các hợp kim Crôm- Nhômvà Crôm- Niken là các hợp kim có điện trở lớn Còn các kim loại nguyên chấtđược dùng để chế tạo dây nung rất hiếm vì các kim loại nguyên chất thường cónhững tính chất không có lợi cho việc chế tạo dây nung như:

Điện trở suất nhỏ.

- Hệ số nhiệt điện trở lớn.

- Bị oxy hóa mạch trong môi trường bình thường.

Dây nung kim loại thường được chế tạo ở dạng tròn và dạng băng.

Chương 2: Thiết kế mô hình tủ sấy

2.1.7.2 Vỏ lò điện trở

Vỏ lò điện trở là một khung cứng vững chắc, chủ yếu là để chịu tải trongquá trình làm việc của lò Mặc khác vỏ lò cũng dùng để giữ lớp cách nhiệt rời vàđảm bảo sự kín hoàn toàn hoặc tương đối của lò.

Trong những trường hợp riêng, lò điện trở có thể làm vỏ lò không bọc kín.Khung vỏ lò cần cứng vững đủ để chịu được tải trọng của lớp lót, phụ tải lò (vậtnung) và các cơ cấu cơ khí gắn trên vỏ lò

Vỏ lò chữ nhật thường dùng ở lò buồng, lò liên tục, lò đáy rung, Vỏ lò tròn dùng ở các lò giếng và một vài lò chụp,

Vỏ lò tròn chịu lực tác dụng bên trong tốt hơn vỏ lò chữ nhật khi cùngmột lượng kim loại để chế tạo vỏ lò Khi cần thiết tăng độ cứng vững cho vỏ lòtròn, người ta dùng các vòng đệm tăng cường bằng các loại thép hình.

Vỏ lò chữ nhật được dựng lên nhờ các thép hình U, L và thép tấm cắt theohình dáng thích hợp Vỏ lò có thể được bọc kín, có thể không tuỳ theo yêu cầukín của lò Phương pháp gia công vỏ lò loại này chủ yếu là hàn và tán.

Ở đây nhóm chúng em đã quyết định làm vỏ là có dạng hình chữ nhật vậtliệu được chúng em chọn làm vỏ lò ở đây là nhôm do tính thẩm mỹ cũng nhưmột số tính năng ưu việt khi sử dụng trong lò nhiệt Do nhôm mềm và khó tạohình nên bọn em đã gia công thêm phầm khung inox bên trong để tăng cườngthêm phần chịu lực cho vỏ lò.

2.1.7.3 Lớp lót

Lớp lót lò điện trở thường gồm hai phần: phần vật liệu chịu lửa và phần cáchnhiệt.

+ Phần vật liệu chịu lửa: có thể xây bằng gạch tiêu chuẩn, gạch hình

hoặc gạch hình đặc biệt tuỳ theo hình dáng và kích thước đã cho của buồng lò.Cũng có khi người ta đầm bằng các loại bột chịu lửa và các chất kết dính gọi làcác khối đầm Khối đầm có thể tiến hành ngay trong lò và cũng có thể tiến hànhở ngoài nhờ các khuôn.

Phần vật liệu chịu lửa cần đảm bảo các yêu cầu sau :- Chịu được nhiệt độ làm việc cực đại của lò.

- Có độ bền nhiệt đủ lớn khi làm việc.

- Có đủ độ bền cơ học khi xếp vật nung và đặt thiết bị vận chuyển trongđiều kiện làm việc.

- Đảm bảo khả năng gắn dây nung bền và chắc chắn.

- Có đủ độ bền hoá học khi làm việc, chịu được tác dụng của khí quyển lòvà ảnh hưởng của vật nung.

- Đảm bảo khả năng tích nhiệt cực tiểu Điều này đặc biệt quan trọng đốivới lò làm việc theo chu kỳ.

Phần vật liệu chịu lửa do đồ án chúng em chỉ là mô hình sấy nên nhiệt độ taora trong lò là không cao và thời gian sấy cũng là không lâu cũng như vật liệu màbọn em có thể dễ tìm hiểu trên thị trường và tính đảm bảo yêu cầu cũng là tươngđối nên bọn em đã quyết định dùng vật liệu chịu lửa ở đây là bông chịu nhiệt.

+ Phần cách nhiệt: thường nằm giữa vỏ lò và phần vật liệu chịu lửa Mục

đích chủ yếu của phần này là để giảm tổn thất nhiệt đến mức thấp nhất Riêngđối với đáy, phần cách nhiệt đòi hỏi phải có độ bền cơ học nhất định còn cácphần khác nói chung không yêu cầu.

Yêu cầu cơ bản của phần cách nhiệt là:- Hệ số dẫn nhiệt cực tiểu

- Khả năng tích nhiệt cực tiểu

- Ổn định về tính chất lý, nhiệt trong điều kiện làm việc xác định.

Phần cách nhiệt ở đây chúng em sử dụng sợi bông thủy tinh vì giá thànhrẻ cũng như có thể dẽ dàng tìm và thi công hơn các loại vật liệu khác.

2.1.8 Đối tượng lò nhiệt sử dụng trong đồ án

Thực tế, trong công nghiệp các lò nhiệt thường có công suất rất lớn, quántính lớn, tầm nhiệt hoạt động rộng và có nhiều cách đốt nóng khác nhau nhưdùng lò xo, khí đốt, sóng cao tần…Khi điều khiển nhiệt độ, đặc tính cần chú ý làđộ quán tính, năng suất toả nhiệt ra môi trường Tính chất của lò nhiệt phụ thuộcvào nhiều yếu tố như : thể tích, vật liệu cách nhiệt và nguồn nhiệt.

Vì yêu cầu của đồ án là tìm hiểu và bước đầu làm quen với đối tượng điềukhiển là nhiệt độ vì thế nhóm sẽ chỉ sử dụng một lò điện trở không đòi hỏi các

Chương 2: Thiết kế mô hình tủ sấy

tham số cao quá như : công suất thấp, kích thước nhỏ gọn, sai số khi ổn địnhnhiệt độ là tương đối lớn.Lò nhiệt được sử dụng trong đồ án là một loại lò sấysơn, điện áp xoay chiều, có độ quán tính tương đối lớn, có công suất tiêu thụ lớnnhất là 1000W.

2.2 Tổng quan các linh kiện cho mạch điều khiển2.2.1 Arduino UNO R3

2.2.1.1 Giới thiệu chung

Arduino cơ bản là một mã nguồn mở về điện tử được tạo thành từ phầncứng và phần mềm.Về mặt kĩ thuật có thể coi Arduino là một bộ điều khiểnlogic có thể lập trình được Đơn giản hơn, Arduino là thiết bị có thể tương tácvới ngoại cảnh thông qua các cảm biến và hành vi được lập trình sẵn Với thiếtbị này việc lắp ráp và điều khiển các thiết bị điện tử sẽ dễ dàng hơn bao giờ hết.

Hiện tại có rất nhiều loại vi điều khiển và đa số được lập trình bằng ngônngữ C/C++ hoặc Assembly nên rất khó khăn cho những người có ít kiến thứcsâu về điện tử và lập trình Nó là trở ngại cho mọi người muốn tạo riêng cho mìnhmột món đồ mang tính công nghệ Song Arduino đã giải quyết được vấn đề này,Arduino được phát triển nhằm đơn giản hóa việc thiết kế, lắp ráp linh kiện điện tửcũng như lập trình trên vi điều khiển và mọi người có thể tiếp cận dễ dàng hơnvới thiết bị điện tử mà không cần nhiều về kiến thức điện tử và thời gian

+ Những thế mạnh của Arduino so với các nền tảng vi điều khiển khác:- Chạy trên đa nền tảng: Việc lập trình Arduino có thể thực hiện trên cáchệ điều hành khác nhau như Windows, Mac Os, Linux trên Desktop, Androidtrên di động.

- Ngôn ngữ lập trình đơn giản dễ hiểu.

- Mã nguồn mở: Arduino được phát triển dựa trên nguồn mở nên phần mềmchạy trên Arduino được chia sẻ dễ dàng và tích hợp vào các nền tảng khác nhau.

- Mở rộng phần cứng: Arduino được thiết kế và sử dụng theo dạng modulnên việc mở rộng phần cứng cũng dễ dàng hơn.

- Đơn giản và nhanh: Rất dễ dàng lắp ráp, lập trình và sử dụng thiết bị.

- Dễ dàng chia sẻ: Mọi người dễ dàng chia sẻ mã nguồn với nhau màkhông lo lắng về ngôn ngữ hay hệ điều hành mình đang sử dụng.

Arduino được chọn làm bộ não xử lý của rất nhiều thiết bị từ đơn giản đếnphức tạp Trong số đó có một vài ứng dụng thực sự chứng tỏ khả năng vượt trộicủa Arduino do chúng có khả năng thực hiện nhiều nhiệm vụ rất phức tạp.

Arduino được biết đến nhiều nhất là phần cứng của nó, nhưng phải cóphần mềm để lập trình phần cứng Cả phần cứng và phần mềm gọi chung làArduino.

+ Phần mềm Arduino:

Phần mềm Arduino được gọi là sketches, được tạo ra trên máy tính có tíchhợp môi trường phát triển (IDE) IDE cho phép viết, chỉnh sửa code và chuyểnđổi sao cho phần cứng có thể hiểu IDE dùng để biên dịch và nạp vào Arduino(quá trinh xử lý này gọi là UPLOAD).

+ Phần cứng Arduino:

Phần cứng Arduino là các board Arduino, nơi thực thi các chương trìnhlập trình Các board này có thể điều khiển hoặc đáp trả các tín hiệu điện, vì vậycác thành phần được ghép trực tiếp vào nó nhằm tương tác với thế giới thực đểcảm nhận và truyền thông Ví dụ các cảm biến bao gồm các thiết bị chuyểnmạch, cảm biến siêu âm, gia tốc Các thiết bị truyền động bao gồm đèn, motor,loa và các thiết bị hiển thị.

Có rất nhiều ứng dụng sử dụng Arduino để điều khiển Arduino có rấtnhiều module, mỗi module được phát triển cho một ứng dụng.Về mặt chứcnăng, các bo mạch Arduino được chia thành hai loại: loại bo mạch chính có chipAtmega và loại mở rộng thêm chức năng cho bo mạch chính Các bo mạchchính về cơ bản là giống nhau về chức năng, tuy nhiên về mặt cấu hình như sốlượng I/O, dung lượng bộ nhớ, hay kích thước có sự khác nhau Một số bo mạchcó trang bị thêm các tính năng kết nối như Ethernet và Bluetooth Các bo mởrộng chủ yếu mở rộng thêm một số tính năng cho bo mạch chính ví dụ như tínhnăng kết nối Ethernet, Wireless, điều khiển động cơ.

Chương 2: Thiết kế mô hình tủ sấy

2.2.1.2 Cấu trúc phần cứng+ Cấu trúc chung

Arduino Uno là một bo mạch vi điều khiển dựa trên chip ATmega168hoặc ATmega 328 Cấu trúc chung bao gồm:

- 14 chân vào ra bằng tín hiệu số, trong đó có 6 chân có thể sử dụng đểđiều chế độ rộng xung

- Có 6 chân đầu vào tín hiệu tương tự cho phép chúng ta kết nối với các bộcảm biến bên ngoài để thu thập số liệu.

- Sử dụng một dao động thạch anh tần số dao động 16MHz.

- Có một cổng kết nối bằng chuẩn USB để chúng ta nạp chương trình vàoboard mạch và một chân cấp nguồn cho mạch, một nút reset

- Nó chứa tất cả mọi thứ cần thiết để hỗ trợ các vi điều khiển, nguồn cungcấp cho Arduino có thể là từ máy tính thông qua cổng USB hoặc là từ bộ nguồnchuyên dụng được biến đổi từ xoay chiều sang một chiều hoặc là nguồn lấy từ pin.

Hình 2.1: Cấu trúc phần cứng của Arduino UNO

+ Thông số kỹ thuật của Uno:

- Khối xử lý trung tâm là vi điều khiển Atmega328.- Điện áp hoạt động 5V.

- Điện áp đầu vào khuyến nghị là 5-12V.- Điện áp đầu vào giới hạn 6-20V.

- Dòng điện một chiều trên các chân vào ra là 40mA.- Dòng điện một chiều cho chân 3.3V là 50mA.

- Clock Speed 16 MHz.

- Flash Memory 16 Kb (ATmega 168) hoặc 32 Kb (ATmega 328), SRAM1 Kb (ATmega 168) hoặc 2 Kb (ATmega 328), EEPROM 512 bytes (ATmega168) hoặc 1 Kb (AT mega 328).

+ Khối xử lý trung tâm

Trong bo mạch Arduino IC đóng vai trò xử lý trung tâm là Atmega328cấu trúc sơ đồ chân của nó như sau:

Hình 2.2: Sơ đồ chân trong Atmega 382

- Chân VCC (chân số 7): Chân cung cấp điện áp dương nguồn 5V.- Chân GND (chân số 8): Chân đất chung.

- Chân AREF (chân 21): Là chân tham chiếu để chuyển đổi tín hiệu tương

tự sang số.

- Chân AVCC (chân 20): Chân cung cấp điện áp cho quá trình chuyển đổi

ADC.

Chương 2: Thiết kế mô hình tủ sấy

- Cổng B (chân 14 - chân 19, chân 9, chân 10): Bao gồm có 8 chân I/O từ

- Cổng C (chân 23 – chân 28, chân 1): Bao gồm có 7 chân I/O từ

(PC0÷PC6) trong đó chân PC6 (chân số 1) làm chân reset

- Cổng D (chân 2 – chân 6, chân 11 – chân 13): Bao gồm có 8 chân I/O từ

chân (PD0÷PD7).

Hình 2.3: Sơ đồ cấu trúc bên trong Atmega 382

+ Khối xử lý trung tâm trong IC ATmega 328 như sau:

Đây là kiến trúc chung trong lõi AVR nói chung Chức năng chính của lõiCPU là để đảm bảo thực hiện chương trình chính xác CPU do đó phải có khảnăng truy cập nhanh, thực hiện các tính toán, thiết bị ngoại vi điều khiển và xửlý ngắt Để tối đa hóa hiệu suất, AVR sử dụng một kiến trúc Harvard và đường