খনিজ শক্তির তুলনায় বায়োমাসে ছাই, নাইট্রোজেন এবং সালফারের মতো ক্ষতিকারক পদার্থ কম থাকায়, এর বিশাল মজুদ, ভালো কার্বন সক্রিয়তা, সহজে প্রজ্বলন এবং উচ্চ উদ্বায়ী উপাদানের মতো বৈশিষ্ট্য রয়েছে। তাই, বায়োমাস একটি অত্যন্ত আদর্শ জ্বালানি এবং দহন রূপান্তর ও ব্যবহারের জন্য খুব উপযুক্ত। বায়োমাস দহনের পর অবশিষ্ট ছাই ফসফরাস, ক্যালসিয়াম, পটাশিয়াম এবং ম্যাগনেসিয়ামের মতো উদ্ভিদের প্রয়োজনীয় পুষ্টিতে সমৃদ্ধ, তাই এটি জমিতে সার হিসেবে ব্যবহার করা যেতে পারে। বায়োমাস শক্তির বিপুল সম্পদ মজুদ এবং অনন্য নবায়নযোগ্য সুবিধার কারণে, এটি বর্তমানে বিশ্বজুড়ে দেশগুলোর দ্বারা জাতীয় নতুন শক্তি উন্নয়নের জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ বিকল্প হিসেবে বিবেচিত হচ্ছে। চীনের জাতীয় উন্নয়ন ও সংস্কার কমিশন "দ্বাদশ পঞ্চবার্ষিক পরিকল্পনা চলাকালীন ফসলের খড়ের ব্যাপক ব্যবহারের বাস্তবায়ন পরিকল্পনা"-তে স্পষ্টভাবে উল্লেখ করেছে যে, ২০১৩ সালের মধ্যে খড়ের ব্যাপক ব্যবহারের হার ৭৫%-এ পৌঁছাবে এবং ২০১৫ সালের মধ্যে তা ৮০%-এর বেশি করার জন্য প্রচেষ্টা চালানো হবে।
জৈবশক্তিকে কীভাবে উচ্চ-মানের, পরিচ্ছন্ন এবং সুবিধাজনক শক্তিতে রূপান্তরিত করা যায়, তা একটি জরুরি সমাধানযোগ্য সমস্যা হয়ে দাঁড়িয়েছে। জৈবশক্তি দহনের দক্ষতা বৃদ্ধি এবং পরিবহন সহজ করার জন্য জৈববস্তু ঘনীকরণ প্রযুক্তি একটি অন্যতম কার্যকর উপায়। বর্তমানে, দেশীয় ও আন্তর্জাতিক বাজারে চার ধরনের প্রচলিত ঘন গঠনকারী সরঞ্জাম রয়েছে: স্পাইরাল এক্সট্রুশন পার্টিকেল মেশিন, পিস্টন স্ট্যাম্পিং পার্টিকেল মেশিন, ফ্ল্যাট মোল্ড পার্টিকেল মেশিন এবং রিং মোল্ড পার্টিকেল মেশিন। এদের মধ্যে, রিং মোল্ড পেলেট মেশিনটি ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয় এর কিছু বৈশিষ্ট্যের কারণে, যেমন—পরিচালনার সময় উত্তাপের প্রয়োজন না থাকা, কাঁচামালের আর্দ্রতার পরিমাণের ব্যাপক সীমাবদ্ধতা (১০% থেকে ৩০%), একটি মেশিনের মাধ্যমে বিপুল উৎপাদন ক্ষমতা, উচ্চ সংকোচন ঘনত্ব এবং ভালো গঠনগত প্রভাব। তবে, এই ধরনের পেলেট মেশিনগুলিতে সাধারণত কিছু অসুবিধা থাকে, যেমন—মোল্ডের সহজে ক্ষয়, স্বল্প কার্যকাল, উচ্চ রক্ষণাবেক্ষণ খরচ এবং প্রতিস্থাপনের অসুবিধা। রিং মোল্ড পেলেট মেশিনের উপরোক্ত ত্রুটিগুলোর প্রতিক্রিয়ায়, লেখক গঠনকারী মোল্ডের কাঠামোর উপর একটি সম্পূর্ণ নতুন উন্নত নকশা তৈরি করেছেন এবং দীর্ঘ কার্যকাল, কম রক্ষণাবেক্ষণ খরচ ও সুবিধাজনক রক্ষণাবেক্ষণসহ একটি সেট-টাইপ গঠনকারী মোল্ড ডিজাইন করেছেন। এদিকে, এই নিবন্ধে গঠনকারী ছাঁচটির কার্যপ্রক্রিয়া চলাকালীন একটি যান্ত্রিক বিশ্লেষণ করা হয়েছে।
১. রিং মোল্ড গ্র্যানুলেটরের জন্য ফর্মিং মোল্ড কাঠামোর উন্নত নকশা
১.১ এক্সট্রুশন গঠন প্রক্রিয়ার পরিচিতি:রিং ডাই পেলেট মেশিনকে রিং ডাইয়ের অবস্থানের উপর নির্ভর করে দুই প্রকারে ভাগ করা যায়: উল্লম্ব এবং অনুভূমিক; গতির ধরণ অনুসারে, এটিকে দুটি ভিন্ন ধরনের গতিতে ভাগ করা যায়: স্থির রিং মোল্ড সহ সক্রিয় প্রেসিং রোলার এবং চালিত রিং মোল্ড সহ সক্রিয় প্রেসিং রোলার। এই উন্নত নকশাটি মূলত সক্রিয় প্রেসার রোলার এবং একটি স্থির রিং মোল্ডকে গতির ধরণ হিসেবে ব্যবহার করে এমন রিং মোল্ড পার্টিকেল মেশিনের জন্য তৈরি করা হয়েছে। এটি প্রধানত দুটি অংশ নিয়ে গঠিত: একটি কনভেয়িং মেকানিজম এবং একটি রিং মোল্ড পার্টিকেল মেকানিজম। রিং মোল্ড এবং প্রেসার রোলার হলো রিং মোল্ড পেলেট মেশিনের দুটি মূল উপাদান, যেখানে রিং মোল্ডের চারপাশে অনেকগুলো ফর্মিং মোল্ড হোল থাকে এবং প্রেসার রোলারটি রিং মোল্ডের ভিতরে স্থাপন করা হয়। প্রেসার রোলারটি ট্রান্সমিশন স্পিন্ডলের সাথে সংযুক্ত থাকে এবং রিং মোল্ডটি একটি স্থির ব্র্যাকেটে স্থাপন করা হয়। যখন স্পিন্ডলটি ঘোরে, তখন এটি প্রেসার রোলারকে ঘোরাতে চালিত করে। কার্যপ্রণালী: প্রথমে, কনভেয়িং মেকানিজম চূর্ণ করা বায়োমাস উপাদানকে একটি নির্দিষ্ট কণার আকারে (৩-৫ মিমি) কম্প্রেশন চেম্বারে পরিবহন করে। এরপর, মোটরটি প্রধান শ্যাফটকে চালনা করে প্রেসার রোলারকে ঘোরায়, এবং প্রেসার রোলারটি একটি স্থির গতিতে চলে প্রেসার রোলার ও রিং মোল্ডের মধ্যে উপাদানটিকে সমানভাবে ছড়িয়ে দেয়, যার ফলে রিং মোল্ডটি উপাদানের সাথে, প্রেসার রোলারটি উপাদানের সাথে এবং উপাদানটি উপাদানের সাথে সংকুচিত ও ঘর্ষণ সৃষ্টি করে। এই সংকোচন ও ঘর্ষণের প্রক্রিয়ায়, উপাদানের মধ্যে থাকা সেলুলোজ এবং হেমিসেলুলোজ একে অপরের সাথে সংযুক্ত হয়। একই সময়ে, সংকোচন ও ঘর্ষণের ফলে উৎপন্ন তাপ লিগনিনকে নরম করে একটি প্রাকৃতিক বাইন্ডারে পরিণত করে, যা সেলুলোজ, হেমিসেলুলোজ এবং অন্যান্য উপাদানগুলোকে আরও দৃঢ়ভাবে একসাথে আবদ্ধ করে। বায়োমাস উপাদান ক্রমাগত ভরার সাথে সাথে, ফর্মিং মোল্ডের গর্তে সংকোচন ও ঘর্ষণের শিকার হওয়া উপাদানের পরিমাণ ক্রমাগত বাড়তে থাকে। একই সময়ে, বায়োমাসের মধ্যে সংকোচন বল ক্রমাগত বাড়তে থাকে এবং এটি মোল্ডিং গর্তের মধ্যে ক্রমাগত ঘনীভূত হয়ে আকার ধারণ করে। যখন এক্সট্রুশন চাপ ঘর্ষণ বলের চেয়ে বেশি হয়, তখন রিং মোল্ডের চারপাশের মোল্ডিং গর্তগুলো থেকে বায়োমাস ক্রমাগত এক্সট্রুড হতে থাকে, যা প্রায় ১ গ্রাম/ঘন সেন্টিমিটার মোল্ডিং ঘনত্ব সহ বায়োমাস মোল্ডিং জ্বালানি তৈরি করে।
১.২ গঠনকারী ছাঁচের ক্ষয়:পেলেট মেশিনের একক উৎপাদন ক্ষমতা অনেক বেশি, এতে তুলনামূলকভাবে উচ্চ মাত্রার অটোমেশন এবং কাঁচামালের সাথে শক্তিশালী অভিযোজন ক্ষমতা রয়েছে। এটি বিভিন্ন বায়োমাস কাঁচামাল প্রক্রিয়াকরণের জন্য ব্যাপকভাবে ব্যবহার করা যেতে পারে, যা বায়োমাস ডেন্স ফর্মিং ফুয়েলের বৃহৎ-উৎপাদনের জন্য উপযুক্ত এবং ভবিষ্যতে বায়োমাস ডেন্স ফর্মিং ফুয়েলের শিল্পায়নের উন্নয়ন চাহিদা মেটাতে সক্ষম। তাই, রিং মোল্ড পেলেট মেশিন ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। প্রক্রিয়াজাত বায়োমাস উপাদানে অল্প পরিমাণে বালি এবং অন্যান্য অ-বায়োমাস অপদ্রব্যের সম্ভাব্য উপস্থিতির কারণে, পেলেট মেশিনের রিং মোল্ডে উল্লেখযোগ্য ক্ষয়ক্ষতি হওয়ার প্রবল সম্ভাবনা থাকে। রিং মোল্ডের কার্যকাল উৎপাদন ক্ষমতার উপর ভিত্তি করে গণনা করা হয়। বর্তমানে, চীনে রিং মোল্ডের কার্যকাল মাত্র ১০০-১০০০ টন।
রিং মোল্ডের ব্যর্থতা প্রধানত নিম্নলিখিত চারটি ঘটনায় ঘটে: ① রিং মোল্ড কিছু সময় কাজ করার পর, ফর্মিং মোল্ডের ছিদ্রের ভেতরের দেয়াল ক্ষয়প্রাপ্ত হয় এবং এর মুখ বড় হয়ে যায়, যার ফলে উৎপাদিত জ্বালানির উল্লেখযোগ্য বিকৃতি ঘটে; ② রিং মোল্ডের ফর্মিং ডাই হোলের ফিডিং ঢাল ক্ষয়প্রাপ্ত হয়, যার ফলে ডাই হোলে প্রবেশ করানো বায়োমাস উপাদানের পরিমাণ কমে যায়, এক্সট্রুশন চাপ হ্রাস পায় এবং ফর্মিং ডাই হোল সহজে বন্ধ হয়ে যায়, যা রিং মোল্ডের ব্যর্থতার কারণ হয় (চিত্র ২); ③ ভেতরের দেয়ালের উপাদান ক্ষয়প্রাপ্ত হওয়ার পর নির্গমনের পরিমাণ তীব্রভাবে কমে যায় (চিত্র ৩);
২. রিং মোল্ডের ভেতরের ছিদ্র ক্ষয় হয়ে যাওয়ার পর, পাশাপাশি থাকা মোল্ডের অংশগুলোর মধ্যবর্তী দেয়ালের পুরুত্ব (L) পাতলা হয়ে যায়, যার ফলে রিং মোল্ডের কাঠামোগত শক্তি কমে যায়। সবচেয়ে ঝুঁকিপূর্ণ অংশে ফাটল ধরার প্রবণতা দেখা যায় এবং ফাটলগুলো ক্রমাগত বাড়তে থাকলে রিং মোল্ড ভেঙে যাওয়ার ঘটনা ঘটে। রিং মোল্ডের সহজে ক্ষয় হওয়া এবং স্বল্প আয়ুর প্রধান কারণ হলো ফর্মিং রিং মোল্ডের অযৌক্তিক গঠন (রিং মোল্ডটি ফর্মিং মোল্ডের ছিদ্রগুলোর সাথে একীভূত থাকে)। এই দুটির একীভূত গঠনের কারণে এমন ফলাফল দেখা যায়: কখনও কখনও যখন রিং মোল্ডের মাত্র কয়েকটি ফর্মিং মোল্ডের ছিদ্র ক্ষয় হয়ে অকার্যকর হয়ে পড়ে, তখন পুরো রিং মোল্ডটিই প্রতিস্থাপন করতে হয়, যা কেবল প্রতিস্থাপনের কাজে অসুবিধাই সৃষ্টি করে না, বরং ব্যাপক অর্থনৈতিক অপচয় ঘটায় এবং রক্ষণাবেক্ষণের খরচ বাড়িয়ে দেয়।
১.৩ গঠনকারী ছাঁচের কাঠামোগত উন্নয়ন নকশাপেলেট মেশিনের রিং মোল্ডের কার্যকাল বাড়াতে, ক্ষয় কমাতে, প্রতিস্থাপন সহজ করতে এবং রক্ষণাবেক্ষণ খরচ কমাতে, রিং মোল্ডের কাঠামোর উপর একটি সম্পূর্ণ নতুন উন্নত নকশা করা প্রয়োজন। এই নকশায় এমবেডেড মোল্ডিং মোল্ড ব্যবহার করা হয়েছে এবং এর উন্নত কম্প্রেশন চেম্বারের কাঠামো চিত্র ৪-এ দেখানো হয়েছে। চিত্র ৫-এ উন্নত মোল্ডিং মোল্ডটির প্রস্থচ্ছেদ দেখানো হয়েছে।
এই উন্নত ডিজাইনটি মূলত সক্রিয় প্রেসার রোলার এবং স্থির রিং মোল্ডের গতিশীল রূপযুক্ত রিং মোল্ড পার্টিকল মেশিনের জন্য তৈরি করা হয়েছে। নিচের রিং মোল্ডটি বডির উপর স্থির করা থাকে এবং দুটি প্রেসার রোলার একটি সংযোগকারী প্লেটের মাধ্যমে প্রধান শ্যাফটের সাথে সংযুক্ত থাকে। ফর্মিং মোল্ডটি নিচের রিং মোল্ডের উপর বসানো থাকে (ইন্টারফেরেন্স ফিট ব্যবহার করে), এবং উপরের রিং মোল্ডটি বোল্টের মাধ্যমে নিচের রিং মোল্ডের উপর স্থির করা হয় এবং ফর্মিং মোল্ডের উপর ক্ল্যাম্প দিয়ে আটকানো থাকে। একই সাথে, প্রেসার রোলারটি রিং মোল্ড বরাবর ব্যাসার্ধ বরাবর ঘোরার পর বলের কারণে ফর্মিং মোল্ডের পুনরায় লাফিয়ে ওঠা রোধ করার জন্য, ফর্মিং মোল্ডটিকে যথাক্রমে উপরের এবং নিচের রিং মোল্ডের সাথে কাউন্টারসাঙ্ক স্ক্রু দিয়ে স্থির করা হয়। এর ফলে ছিদ্র দিয়ে উপাদান প্রবেশের বাধা কমে এবং মোল্ডের ছিদ্র দিয়ে প্রবেশ করা আরও সুবিধাজনক হয়। ডিজাইন করা ফর্মিং মোল্ডের ফিডিং হোলের শঙ্কু কোণ ৬০° থেকে ১২০° পর্যন্ত হয়ে থাকে।
ফর্মিং মোল্ডের উন্নত কাঠামোগত নকশার বৈশিষ্ট্য হলো এর বহুচক্রীয় ব্যবহার এবং দীর্ঘ পরিষেবা জীবন। যখন পার্টিকেল মেশিন কিছু সময় ধরে কাজ করে, তখন ঘর্ষণজনিত ক্ষয়ের কারণে ফর্মিং মোল্ডের ছিদ্রপথ বড় হয়ে নিষ্ক্রিয় হয়ে যায়। জীর্ণ ফর্মিং মোল্ডটি সরিয়ে প্রসারিত করার পর, এটি অন্য স্পেসিফিকেশনের ফর্মিং পার্টিকেল উৎপাদনের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে। এর মাধ্যমে মোল্ডের পুনঃব্যবহার নিশ্চিত করা যায় এবং রক্ষণাবেক্ষণ ও প্রতিস্থাপন খরচ বাঁচানো সম্ভব হয়।
গ্র্যানুলেটরের কার্যকাল বাড়াতে এবং উৎপাদন খরচ কমাতে, প্রেসার রোলারে ভালো ক্ষয়-প্রতিরোধ ক্ষমতা সম্পন্ন উচ্চ কার্বন ও উচ্চ ম্যাঙ্গানিজযুক্ত ইস্পাত, যেমন 65Mn, ব্যবহার করা হয়। ফর্মিং মোল্ডটি অ্যালয় কার্বুরাইজড স্টিল বা নিম্ন-কার্বন নিকেল-ক্রোমিয়াম অ্যালয়, যেমন Cr, Mn, Ti ইত্যাদি উপাদান দিয়ে তৈরি করা উচিত। কম্প্রেশন চেম্বারের উন্নতির কারণে, কার্যকালীন সময়ে ফর্মিং মোল্ডের তুলনায় উপরের এবং নিচের রিং মোল্ডের উপর প্রযুক্ত ঘর্ষণ বল তুলনামূলকভাবে কম হয়। তাই, কম্প্রেশন চেম্বারের উপাদান হিসেবে সাধারণ কার্বন স্টিল, যেমন 45 স্টিল, ব্যবহার করা যেতে পারে। প্রচলিত ইন্টিগ্রেটেড ফর্মিং রিং মোল্ডের তুলনায়, এটি ব্যয়বহুল অ্যালয় স্টিলের ব্যবহার কমাতে পারে, যার ফলে উৎপাদন খরচও কমে আসে।
২. রিং মোল্ড পেলেট মেশিনের ফর্মিং মোল্ডের কার্যপ্রক্রিয়া চলাকালীন এর যান্ত্রিক বিশ্লেষণ।
ছাঁচনির্মাণ প্রক্রিয়ার সময়, ছাঁচের ভিতরে সৃষ্ট উচ্চ-চাপ এবং উচ্চ-তাপমাত্রার পরিবেশের কারণে উপাদানের মধ্যে থাকা লিগনিন সম্পূর্ণরূপে নরম হয়ে যায়। যখন এক্সট্রুশন চাপ বাড়ানো হয় না, তখন উপাদানটির প্লাস্টিকাইজেশন ঘটে। প্লাস্টিকাইজেশনের পরে উপাদানটি ভালোভাবে প্রবাহিত হয়, তাই এর দৈর্ঘ্য d হিসাবে নির্ধারণ করা যেতে পারে। ফর্মিং মোল্ডকে একটি চাপ পাত্র হিসাবে বিবেচনা করা হয় এবং ফর্মিং মোল্ডের উপর চাপকে সরলীকরণ করা হয়।
উপরোক্ত যান্ত্রিক গণনা বিশ্লেষণ থেকে এই সিদ্ধান্তে আসা যায় যে, ফর্মিং মোল্ডের অভ্যন্তরের যেকোনো বিন্দুর চাপ নির্ণয় করার জন্য, সেই বিন্দুর পরিধীয় বিকৃতি নির্ণয় করা আবশ্যক। অতঃপর, ঐ স্থানের ঘর্ষণ বল এবং চাপ গণনা করা যায়।
৩. উপসংহার
এই প্রবন্ধে রিং মোল্ড পেলেটাইজারের ফর্মিং মোল্ডের জন্য একটি নতুন কাঠামোগত উন্নয়ন নকশা প্রস্তাব করা হয়েছে। এমবেডেড ফর্মিং মোল্ডের ব্যবহার কার্যকরভাবে মোল্ডের ক্ষয় কমাতে, মোল্ডের কার্যকাল বাড়াতে, প্রতিস্থাপন ও রক্ষণাবেক্ষণ সহজ করতে এবং উৎপাদন খরচ কমাতে পারে। একই সাথে, ফর্মিং মোল্ডটির কার্যপ্রক্রিয়া চলাকালীন এর উপর যান্ত্রিক বিশ্লেষণ করা হয়েছে, যা ভবিষ্যতের আরও গবেষণার জন্য একটি তাত্ত্বিক ভিত্তি প্রদান করে।
পোস্ট করার সময়: ২২-ফেব্রুয়ারি-২০২৪