Совершенствование конструкции и процесса помола в дезинтеграторе с рециклом измельчаемого материала тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.13, кандидат наук Смирнов Дмитрий Владимирович

• Смирнов Дмитрий Владимирович
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Смирнов Дмитрий Владимирович

ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ И НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПОМОЛА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

1.1 Анализ конструкций помольных агрегатов и направлений их совершенствования

1.2 Основные направления развития дезинтеграторов

1.3 Анализ определения конструктивно-технологичеких и энергетических параметров дезинтеграторов

1.4 Предлагаемое конструктивно - техническое решение

1.5 Цель и задачи исследований

1.6 Выводы

2 ТЕОРИЯ РАБОТЫ ДЕЗИНТЕГРАТОРА С ПАТРУБКОМ РЕЦИКЛА МАТЕРИАЛА

2.1 Расчет объемного расхода материала через загрузочный бункер дезинтегратора

2.2 Определение условия перехода частиц материала из камеры помола дезинтегратора в патрубок рецикла

2.3 Нахождение равновесной траектории движения тонкодисперсных частиц материала в патрубке рецикла

2.4 Расчёт рациональных значений радиуса кривизны патрубка рецикла

2.5 Закономерности движения частиц измельченного материала в воздушном потоке патрубка рецикла дезинтегратора

2.5.1 Общие уравнения. Траектории движения частиц материала без столкновения со стенками патрубка рецикла

2.5.2 Траектории движения крупнодисперсных частиц в патрубке рецикла при столкновении с его стенками

2.6 Расчет конструктивных параметров загрузочного узла дезинтегратора

при установке патрубка рецикла материала

2.7 Определение мощности дезинтегратора с патрубком рецикла

2.8 Выводы

3 МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ,

ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ УСТАНОВОК

3.1 Разработка экспериментальной установки дезинтегратора с патрубком рецикла материала и моделирование технологических процессов

3.2 Характеристика используемого оборудования

3.3 Характеристика исследуемого материала

3.4 Методики экспериментальных исследований

3.5 Планирование многофакторного эксперимента и анализ режимов работы дезинтегратора с патрубком рецикла

3.6 Выводы

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ДЕЗИНТЕГРАТОРА НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОЦЕССА ПОМОЛА

4.1 Исследование параметров работы дезинтегратора

4.2 Регрессионный анализ

4.3 Зависимость потребляемой мощности дезинтегратора от основных параметров установки

4.4 Зависимость остатка на сите материала

от основных параметров установки

4.5 Зависимость производительности от основных параметров установки

4.6 Определение рациональных значений параметров процесса помола

4.7 Сравнение результатов экспериментальных

и теоретических исследований

4.8 Выводы

5 ВНЕДРЕНИЕ ДЕЗИНТЕГРАТОРА С ПАТРУБКОМ РЕЦИКЛА МАТЕРИАЛА В ПРОИЗВОДСТВО

5.1 Технологический регламент на процесс измельчения известняка в дезинтеграторе с патрубком рецикла материала

5.2 Технологические схемы измельчения

5.3 Исследование износа ударных элементов дезинтегратора

5.4 Инженерная методика расчета дезинтегратора с патрубком рецикла материала

5.5 Технико-экономическая эффективность использования дезинтегратора с патрубком рецикла материала

5.6 Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список сокращений и условных обозначений

Список литературы

ПРИЛОЖЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ I

ПРИЛОЖЕНИЕ II

ПРИЛОЖЕНИЕ III

ПРИЛОЖЕНИЕ IV

ПРИЛОЖЕНИЕ V

ПРИЛОЖЕНИЕ VI

ПРИЛОЖЕНИЕ VII

ВВЕДЕНИЕ

В последние годы наблюдается интенсивный рост промышленного и гражданского строительства, неотъемлемой частью которого являются различные строительные материалы.

Среди многообразия технологических операций, осуществляемых на производстве строительных материалов, особое место занимает процесс измельчения [24].

Значительное влияние на технологические свойства готовой продукции оказывает тонкость измельчения, этим и обуславливается актуальность исследования в данной области. Также следует отметить, что не решены проблемы, возникающие при измельчении и классификации тонкодисперсных материалов [6, 32].

Эмпирическим путём установлено, что изменение физико-химических свойств материалов при их измельчении обуславливается не только изменением размеров частиц, но также изменением кристаллической структуры их поверхностных слоёв.

В мировой научной литературе в последние годы изменились взгляды на процесс помола. Это произошло после целого ряда эмпирических и теоретических исследований в данной области. В настоящее время считается, что процесс измельчения представляет собой комплекс процессов, на которые оказывают влияние многие факторы [49, 94].

Растущие требования к количеству и качеству выпускаемой продукции, уменьшению энергозатрат и сырьевых ресурсов вынуждают искать новые конструктивные решения измельчителей, позволяющих интенсифицировать процесс измельчения.

Как известно, измельчение строительных материалов относят к одним из наиболее энергоёмких процессов [24]. В связи с этим, правильный выбор измельчителя в полной мере оказывает влияние на эффективность производства строительных материалов.

При измельчении высокоскоростным ударом следует учитывать некоторые особенности, которые можно было бы не учитывать в других условиях. Эти особенности заключаются, прежде всего, в изменении механических характеристик материала при высоких скоростях деформаций. Ещё одной особенностью процесса тонкого измельчения материалов является интенсивный износ ударных элементов агрегата, что приводит к большим затратам материальных средств и времени.

Для производства тонкодисперсных порошков применяются мельницы, в которых осуществляется интенсивное воздействие на измельчаемый материал. Такими мельницами являются вибрационные, струйные, дезинтеграторы и др

[31].

На интенсификацию процесса помола и увеличение срока службы дезинтеграторов влияют такие факторы, как: пропускная способность первого ряда ударных элементов, обеспечение равномерной подачи исходных кусков материала в камеру помола, траектории движения частиц измельчаемого материала. Рациональные значения этих параметров достигаются конструктивными решениями, а также скоростью частиц измельчаемого материала при их соударении. При этом, чем меньше размер частиц, тем больше должно быть значение скорости её полёта перед ударом. Снижение удельного расхода энергии на измельчение и удельного износа ударных элементов выполняется при рационально подобранной пропускной способности дезинтегратора. Также расход энергии в дезинтеграторах можно снизить за счёт уменьшения вентиляционного эффекта, создаваемого роторами. Для этого необходимо, чтобы значения скоростей частиц измельчаемого материала, при их соударении, во много раз превосходили скорости вращения роторов [26, 76].

Одним из основоположников дезинтеграторной технологии измельчения является И.А. Хинт, который предложил изготовлять известково-песчаные смеси при помощи дезинтегратора в 1949 году. Он вывел формулы для определения производительности, потребляемой мощности, конструктивных размеров дезинтегратора и времени пребывания частиц в камере помола.

Его работу продолжили в НПО "Дезинтегратор" (г. Таллинн), а также ученые Германии, Японии, США и других стран [130, 142].

Несмотря на многочисленные научные работы в области теории и конструирования дезинтеграторов, в настоящий момент так и не разработана единая методика их расчёта. Это обусловлено большим разнообразием конструкций дезинтеграторов, в основу которых зачастую положены различные принципы разрушения материалов. На практике конструктивное оформление дезинтеграторов, материал их ударных элементов и режим работы, в основном, выбираются эмпирически [26, 79].

Рабочая гипотеза:

Повысить производительность по готовому продукту и снизить удельные энергозатраты в дезинтеграторе можно за счет возврата крупнодисперсных частиц материала в верхнюю часть камеры помола с использованием новой конструкции дезинтегратора.

Научная идея:

Учитывая то, что имеется возможность разделения материала по крупности в патрубке рецикла, необходимо исследовать режимы, при которых крупнодисперсные частицы материала возвращаются на домол в верхнюю часть камеры помола. Таким образом, повышается коэффициент загрузки первого ряда ударных элементов, а мелкодисперсные частицы направляются в готовый продукт, тем самым повышая производительность по готовому продукту и снижая удельные энергозатраты.

Объектом исследования является дезинтегратор с патрубком рецикла измельчаемого материала.

Предметом исследования являются процессы измельчения материалов, разделения крупнодисперсных частиц и готового продукта в патрубке рецикла.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование конструкции и процесса помола в дезинтеграторе с рециклом измельчаемого материала»

Цель работы:

Увеличение производительности по готовому продукту и уменьшение удельных энергозатрат дезинтегратора за счёт создания условий рецикла

измельчаемого материала в усовершенствованной конструкции, обеспечивающих возврат крупнодисперсных частиц в верхнюю часть камеры помола.

Задачи исследования:

1. Провести анализ конструкций помольных агрегатов, направлений совершенствования и на их основе усовершенствовать конструкцию дезинтегратора, обеспечивающую увеличение производительности по готовому продукту и снижение удельных энергозатрат за счёт создания возврата крупнодисперсных частиц в верхнюю часть камеры помола.

2. Получить аналитические зависимости для определения: пропускной способности загрузочного бункера дезинтегратора в зависимости от радиуса большего основания конуса и высоты бункера; расхода, скорости воздуха в патрубке рецикла в зависимости от конструктивных и технологических параметров дезинтегратора; рационального радиуса кривизны патрубка рецикла, обеспечивающего устойчивую подачу частиц в верхнюю часть камеры помола.

3. Определить граничный размер частицы, выходящей с равновесной траектории в зону действия поворотной заслонки, расположенной в верхней части патрубка рецикла в зависимости от частоты вращения роторов, радиуса внешнего ряда ударных элементов и углового размера патрубка рецикла.

4. Разработать лабораторное оборудование и план проведения экспериментальных исследований, получить уравнения регрессии для определения производительности Q, остатка на сите R008, мощности Р, потребляемой приводом дезинтегратора и установить закономерности их изменения в зависимости от варьируемых факторов. Определить рациональные значения факторов, при которых выполняются следующие условия: Q ^ max, R008 ^ min, P ^ min •

5. Разработать инженерную методику расчёта дезинтегратора с патрубком рецикла и конструкторскую документацию для предложений по его промышленному внедрению.

Научная новизна работы:

1. Получены аналитические зависимости, позволяющие определить рациональный радиус кривизны патрубка рецикла, обеспечивающего устойчивую подачу частиц в верхнюю часть камеры помола.

2. Установлен граничный размер частицы, выходящей с равновесной траектории в зону действия поворотной заслонки, расположенной в верхней части патрубка рецикла в зависимости от частоты вращения роторов, радиуса внешнего ряда ударных элементов и углового размера патрубка рецикла.

3. Разработаны аналитические зависимости, позволяющие определить расход и скорости воздуха в патрубке рецикла в зависимости от конструктивных и технологических параметров дезинтегратора.

4. Получено аналитическое выражение для определения полной мощности с учётом дополнительной мощности Рдоп, потребляемой дезинтегратором в связи с установкой патрубка рецикла и зависящей от конструктивных и технологических параметров дезинтегратора.

5. Получены регрессионные зависимости для определения производительности Q, остатка на сите ^008 и мощности Р, позволяющие определить рациональные режимы работы дезинтегратора с патрубком рецикла материала с учётом его конструктивных и технологических особенностей.

Практическая ценность работы:

На основании результатов исследований разработан дезинтегратор с патрубком рецикла крупнодисперсных частиц материала в камеру помола, конструкция которого защищена патентами РФ на изобретения. Дезинтегратор позволяет повысить производительность по готовому продукту на 14,5 % и снизить удельные энергозатраты на 15 % за счет разделения материала в патрубке рецикла. Разработанная конструкция дезинтегратора одобрена и принята к внедрению в ООО «АвтоДор» (г. Шебекино).

Результаты проведенных исследований используются в учебном процессе бакалавров по направлению подготовки 15.03.02 - «Технологические машины и оборудование».

Положения, выносимые на защиту:

1. Аналитическую зависимость для определения пропускной способности загрузочного бункера дезинтегратора в зависимости от радиуса большего основания конуса и высоты бункера.

2. Уравнение для расчета конструктивных параметров загрузочного узла дезинтегратора при установке патрубка рецикла материала.

3. Аналитические зависимости, позволяющие определить расход и скорости воздуха в патрубке рецикла в зависимости от конструктивных и технологических параметров дезинтегратора.

4. Аналитическую зависимость, позволяющую определить граничный размер частицы, выходящей с равновесной траектории в зону действия поворотной заслонки, расположенной в верхней части патрубка рецикла в зависимости от частоты вращения роторов, радиуса внешнего ряда ударных элементов и углового размера патрубка рецикла.

5. Аналитическую зависимость для расчета полной мощности, потребляемой приводом дезинтегратора с патрубком рецикла крупнодисперсных частиц материала в камеру помола.

6. Уравнения регрессии, позволяющие определить производительность Q, остаток на сите Яоо8 , мощность Р, потребляемую приводом дезинтегратора и результаты исследований по установлению закономерностей их изменения в зависимости от варьируемых факторов.

7. Конструкцию дезинтегратора, защищенную 2 патентами РФ на изобретение, обеспечивающую увеличение производительности по готовому продукту на 14,5 % и снижение удельных энергозатрат на 15 % за счёт создания возврата крупнодисперсных частиц в верхнюю часть камеры помола.

Реализация работы:

Разработаны рекомендации и конструкторская документация на дезинтегратор с патрубком рецикла для предложения по промышленному внедрению в технологическую линию производства асфальтобетонной смеси на ООО «АвтоДор» (г. Шебекино), где данный дезинтегратор будет использоваться

для помола известняка. Также результаты исследований внедрены в учебный процесс кафедры «Механическое оборудование» Белгородского государственного технологического университета имени В.Г. Шухова.

Апробация работы:

Основные результаты и методики проведенных исследований представлены в 2014 и 2015 г. на научно-технических конференциях «Энергосберегающие технологические комплексы и оборудование для производства строительных материалов» в БГТУ им. В. Г. Шухова. Также в 2016 г. на двух научно-технических конференциях: «Инновационное оборудование для предприятий строительных материалов» и «Современные пути развития оборудования для предприятий строительных материалов».

Публикации:

По теме диссертации опубликовано 15 статей, из них 11 в журналах, рецензируемых ВАК РФ, в которых были отражены основные теоретические принципы и результаты работы. Также опубликовано 2 патента РФ на изобретение №2563693 и №2563695.

Структура и объем работы:

Структура диссертации следующая: введение, пять глав, заключение, список сокращений и условных обозначений, список литературы, состоящий из 150 наименований и 7 приложений, которые включают результаты теоретических и экспериментальных исследований. Объем диссертации 218 страниц, содержащих 93 рисунка и 12 таблиц. Основное содержание диссертации изложено на 177 страницах, приложения - на 41 странице.

1 СОСТОЯНИЕ И НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПОМОЛА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

1.1 Анализ конструкций помольных агрегатов и направлений их совершенствования

При конструировании машин для грубого и тонкого помола нужно учитывать не только физико-механические показатели исходного материала (размер кусков, твердость, прочность, пластичность, влажность и другие), но и показатели конечного продукта.

Кроме основных задач, агрегат должен удовлетворять следующим параметрам: экономичности рабочего процесса, простоте конструкции, надежности, высокой производительности, низкой потребляемой мощности, и т. д.

В промышленности строительных материалов требования к получению порошков и их качеству многообразны. Именно по этой причине на рынке представлено большое количество разнообразного оборудования для измельчения [24, 33].

Преимущественно мельницы различают по способу разрушения в них материалов: раздавливанием, ударом, истиранием, изломом, раскалыванием, резанием, а также их сочетаниями.

Для помола применяют следующие мельницы: струйные, вибрационные, ударно-центробежные, шаровые, дезинтеграторные и др. В настоящее время не существует одной конструкции мельницы, которая могла бы одинаково эффективно использоваться в любой технологической схеме производства строительных материалов [119, 125].

Струйные мельницы. В настоящее время предприятия по производству высококачественных тонких материалов преимущественно применяют струйные мельницы [31] (рис. 1.1). Их отличительной особенностью является отсутствие мелющей среды.

Блок помола струйной мельницы состоит из камеры с одним или более соплом. Частицы, подлежащие измельчению, ускоряются свыше 200 м/с при помощи сжатого газа или паровых струй, а измельчение происходит за счет соударения частиц между собой или ударом частиц по твердым поверхностям. По сравнению с мельницами, имеющими мелющую загрузку, струйные мельницы обладают некоторыми преимуществами, такими как высокая тонкость в сочетании с узким распределением частиц по размерам. Более того, высокая пропускная способность газа приводит к более низким температурам в камере измельчения, и, поскольку в них нет движущихся элементов, струйная мельница невосприимчива к пылевым взрывам [4, 61].

Рисунок 1.1 Противоточная струйная мельница: 1 - бункер загрузочный; 2 - сопло сжатого воздуха; 3 - эжектор; 4 - разгонная трубка;

5 - камера помола; 6 - футеровка

В добавление к этому, высокие турбулентности в камере помола приводят к более высокой теплопередаче и более высокому массопереносу, отсутствует загрязнение готового материала продуктами износа.

Согласно принципам движения частиц, струйные мельницы классифицируются на три основных вида: кольцевые мельницы с помолом при движении по круглой и спиральной траекториям, противоточные мельницы с помолом вдоль цилиндрического корпуса и противоточные мельницы с псевдоожиженным слоем измельченного материала [115].

В зарубежной практике тонкого и сверхтонкого помола нашла распространение спиральная струйная мельница CONJET с вертикальной помольной камерой (рис. 1.2), разработанная немецкой компанией NETZSCH (Германия).

а) б)

Рисунок 1.2 Спиральная струйная мельница СО№ЕТ с вертикальной помольной камерой: а - схема мельницы, б - фотография мельницы; 1 - кольцеобразный распределитель; 2 - сопла; 3 - камера помола; 4 - инжекторный патрубок; 5-классифицирующий ротор; 6 - разгрузочное отверстие

Анализ конструкции мельницы CONJET показал, что средний размер готового продукта составляет 50 - 70 мкм (по известняку); возможна точная регулировка максимального размера частиц получаемой фракции в интегрированном классификаторе; установка любой тонины помола вне зависимости от загрузки. Однако наличие большого количества сопел и классифицирующего ротора повышают энергозатраты, что сказывается на себестоимости продукции [145].

Компания Sturtevant (США) разработала конструкцию спиральной струйной мельницы с горизонтальным расположением камеры помола (рис. 1.3).

В рассматриваемой мельнице выполняется классификация измельченного материала за счет движения воздушного вихря, образованного в камере помола. Частицы мелкой фракции выгружаются через выпускное отверстие с помощью воздушного потока. Крупные частицы остаются внутри камеры помола под действием центробежной силы, и снова измельчаются.

Мельницы такого типа дают конечный размер продукта до 25 мкм при производительности по готовому продукту с указанным размером до 4550 кг / час при давлении газа 0,7 - 0,8 МПа. Помимо сжатого воздуха в них используют газ, азот или перегретый пар высокого давления. Эти мельницы не имеют

движущихся частей и, таким образом, отсутствует загрязнение материала продуктами износа [146].

Рисунок 1.3 Схема спиральной струйной мельницы с горизонтальным расположением

камеры помола фирмы Sturtevant (США): 1 - воронка загрузочная; 2 - воздушный поток для подачи измельчаемого материала; 3 - сжатый энергоноситель; 4 - броня камеры помола; 5 - газовый коллектор; 6 - камера помола; 7 - разгрузочный

патрубок; 8 - выход измельченного материала

Недостатками таких мельниц являются большой расход энергии на энергоноситель при создании потока с частицами измельчаемого материала, а также малый размер исходных кусков материала.

Из мировых лидеров по выпуску мельниц с псевдоожиженным слоем измельченного материала стоит отметить такие фирмы как Hosokawa Micron Corporation (Япония), NETZSCH (Германия) и VALORTECS SAS (Франция). Конструктивно мельницы этих производителей отличаются типом, расположением классифицирующего сепаратора и типоразмерами. Такие мельницы позволяет измельчать материал твердостью по шкале Мооса до 10.

Таким образом, делаем вывод, что основными преимуществами струйных мельниц перед другими измельчителями, предназначенными для получения готового продукта размером 5-40 мкм, являются простота конструкции, отсутствие вращающихся узлов и отсутствие загрязнения материала продуктами износа [115].

Основными недостатками струйных мельниц, ограничивающих их применение, являются проблематичность разгона до необходимых скоростей крупных частиц материала, необходимость разгона до скоростей разрушения мелких частиц материала, высокие энергозатраты. Поэтому мельницы данного типа преимущественно используются для помола материалов с размером исходных кусков не более 5 мм до размеров частиц готового продукта от 5 до 40 мкм [61, 115].

Шаровые мельницы. Шаровые мельницы (рис. 1.4) являются наиболее распространённым оборудованием для помола, как в промышленности строительных материалов, так и в других отраслях [32].

Рисунок 1.4 Двухкамерная шаровая мельница: 1 - течка; 2 - питатель; 3 - насадка шнековая; 4, 10 - цапфы; 5, 6 - крышки; 7 - торцовая решётка;

8 - конус; 9 - шнековая насадка; 11 - патрубок; 12 - сито; 13 - патрубок разгрузочный;

14 - муфта зубчатая; 15 - кожух; 16 - вкладыш; 17 - корпус; 18 - радиальные лопасти;

19 - перегородка; 20 - футеровка; 21 - барабан; 22 - подшипники; 23 - лопасти

Принцип работы шаровых мельниц основан на измельчении кусков материала внутри вращающейся камеры помола свободно падающими мелющими телами. Достоинствами данного типа мельниц являются: высокая степень тонкости помола; возможность сушки материала в процессе работы мельницы; простота конструкции и эксплуатации, надёжность, а также возможность их применения в технологических линиях крупнотоннажных предприятий [24].

К числу основных недостатков шаровых мельниц относят низкий КПД, не превышающий 2 %. Кроме этого, за счёт особенностей конструкции и принципа

действия, они обладают большой металлоёмкостью, интенсивным износом мелющих тел и бронеплит, что уменьшает их межремонтный период. Уровень шума, создаваемого мелющими телами, при работе шаровых мельниц, достигает 150 Дб, что оказывает пагубное влияние на здоровье обслуживающего персонала.

Таким образом, имеющиеся в конструкциях шаровых мельниц недостатки увеличивают их удельные энергозатраты на помол, которые для некоторых материалов превышают 40 кВтч/т [25, 31].

Вибрационные мельницы. Сравнительно небольшая скорость движения мелющих тел в шаровых мельницах и, в виду этого, недостаточная интенсивность воздействия на измельчаемый материал, привели к созданию вибрационных мельниц [24].

Процесс измельчения в вибрационных мельницах происходит в корпусе, называемом камерой помола. Камера помола мельницы всегда располагается горизонтально. В наиболее часто используемых вибрационных мельницах камера помола представляет собой трубу, закрытую с обеих сторон крышками. Длина камеры помола составляет 1,5 - 5 её диаметра. В качестве мелющих тел чаще всего применяют стальные шары диаметром до 5 - 7 см. Частота колебаний в таких мельницах достигает 17 - 25 Гц, а ускорение движения вибрационной камеры 60 - 300 м/с2 [31, 32].

Вибрационные мельницы используются в следующих процессах измельчения: мелком - с тонкостью помола 50 - 100 мкм, очень тонком - с тонкостью помола 10 - 20 мкм, коллоидном - ниже 1 - 5 мкм и для производства нанопорошков - с размером частиц готового продукта менее 1 мкм. При массовом производстве тонкодисперсных порошков производительность таких мельниц в среднем составляет 20 - 60 кг/ч при помоле в воздушной или жидкой среде. При получении нано порошков или порошков специального назначения производительность таких мельниц резко падает и достигает 0,5 - 1 кг/ч [7, 31].

Из всего разнообразия существующих на сегодняшний день вибрационных мельниц по конструкции стоит отметить два основных типа: мельницы с одной

цилиндрической камерой помола и мельницы с двумя трубными камерами помола, расположенными одна над другой строго параллельно.

Вибрационные однокамерные мельницы с цилиндрической камерой помола являются наиболее распространенным оборудованием для тонкого помола среди вибрационных мельниц. Анализируя их конструкции стоит выделить однокамерную вибрационную мельницу с двухвальным вибратором (рис. 1.5) и однокамерную вибрационную мельницу с одиночным массивным вибратором (рис. 1.6) [62].

11 4 6 1 9 3 2 9 1 8 13

Рисунок 1.5 Однокамерная вибрационная мельница с двухвальным вибратором: 1 - камера помола; 2 - решетка разгрузочная; 3 - мелющие тела; 4 - торцевая крышка; 5 - патрубок разгрузки; 6 - загрузочный патрубок; 7 - разгрузочное отверстие; 8 - корпус вибратора; 9 - вибратор; 10 - пружины; 11 - привод; 12 - рама; 13 - синхронизатор

2 6 1 3 4 7 8 1 3

Рисунок 1.6 Однокамерная вибрационная мельница с одиночным массивным вибратором: 1 - камера помола; 2 - привод; 3 - вибратор; 4 - мелющие тела; 5 - рама; 6 - загрузочный патрубок;

7 - патрубок разгрузки; 8 - противовес

Существуют конструкции однокамерных мельниц, где расположение вибратора позволяет создавать разную траекторию движение мелющей загрузки на разном расположении от центра камеры. Так, например, немецкая компания SIEBTECHNIK GmbH разработала конструкцию вибрационной мельницы, имеющую ассиметричное расположение вибровозбудителей относительно вертикали (рис. 1.7) [147].

6 1 7 4 2 5 3

Рисунок 1.7 Однокамерная вибрационная мельница SIEBTECHNIK GmbH: 1 - камера помола; 2 - мелющая загрузка; 3 - вибратор; 4 - противовес;

5 - пружины; 6 - загрузочный патрубок; 7 - разгрузочный патрубок.

В процессе помола в мельнице Siebtechnik GmbH возникают неоднородные движения мелющей загрузки, включающие эллиптические, круговые и линейные колебания. Результатом этого является высокая степень ослабления заполнения мельницы с очень высокой ударной нагрузкой на материал, подлежащий измельчению, особенно при больших амплитудах. Высокий удельный расход энергии с высокой степенью ослабления заполнения мельницы снижает необходимую энергию на помол [62, 147].

Преимущество одностороннего вибровозбуждения вне оси центра масс заключается в том, что дополнительное образование эллиптических и линейных колебаний в значительной степени способствует улучшению движения материала за счет увеличения скорости вращения, что имеет решающее значение для процесса помола.

Из наиболее распространенных конструкций двухкамерных трубчатых вибрационных мельниц можно выделить мельницу AUBEMA Crushing Technology (Швеция) (рис. 1.8), работающую в непрерывном цикле и имеющую возможность менять процесс помола в зависимости от используемой схемы.

Процесс помола в мельнице происходит за счет истирания при вращении мелющих тел в противоположном направлении к вращению привода и непрерывном лобовом столкновении с измельчаемым материалом. Время нахождения материала внутри камеры помола определяется объемом загружаемого материала. На время пребывания может влиять также наличие дополнительных перегородок [148].

Рисунок 1.8 Двухкамерная трубчатая вибрационная мельница AUBEMA Crushing Technology: 1 - стальные камеры; 2 - перфорированная перегородка; 3 - загрузочный патрубок;

4 - патрубок прохода материала из одной камеры в другую; 5 - разгрузочный патрубок; 6 - опора;

7 - эластичные элементы; 8 - вал вибратора; 9 - электродвигатель; 10 - рама

В процессе измельчения материал движется по спиральной кривой и переходит от одной камеры в другую. Непрерывная загрузка осуществляется с помощью вибрационного или винтового питателя и поворотных клапанов. Измельченный материал транспортируется либо пневматически, либо механически.

Приводной двигатель соединен с валом вибровозбудителя мельницы через карданный вал. Дебалансы вибровозбудителя устанавливаются таким образом, чтобы создать необходимые параметры вибрации (амплитуда, направление и траектория вибрации) для достижения оптимальных результатов измельчения. Рабочая часть мельницы устанавливается на пружинных элементах или на резиновых буферах. Помольная камера заполняется мелющими телами примерно до 60 - 70%. В качестве мелющих тел используются шары, цилиндры и стержни [148].

Одним из основных преимуществ вибрационных мельниц является их высокая степень адаптации к процессу помола с помощью геометрических параметров камеры помола, характеристик вибрации, форм и вида мелющих тел и их процента заполнения. Такие мельницы имеют высокую степень измельчения, до 200 с размером частиц готового продукта 5 - 25 мкм.

Совершенствование конструкций вибрационных мельниц направлено на решение основных, на сегодняшний день, проблем: относительно небольшая пропускная способность, что дает максимальную производительность не более 6 т/ч, и высокое потребление энергии на помол (при максимальной производительности установка имеет привод мощностью 160 кВт). По этим показателям вибрационные мельницы уступают установкам ударно-центробежного действия [40, 129].

Ролико-маятниковые мельницы. Ролико-маятниковые мельницы (рис. 1.9) используются для тонкого измельчения невоспламеняющихся и взрывобезопасных материалов средней абразивности: твердостью по Моосу до 6 и влажностью исходного материала не более 3 %. Они эффективно используются в производстве строительных смесей, минерального порошка, шлакощелочного цемента, а также в процессах тонкого дробления (измельчения) таких материалов как: кальцит, тальк, барит, мрамор, известняк и другие [94].

В таких мельницах материал измельчается между неподвижным кольцом 1 и роликами 2, которые перекатываются по кольцу при вращении крестовины 3, закрепленной на вертикальном валу 4. Ролики установлены на маятниках,

шарнирно подвешенных к крестовине 3. При вращении крестовины 3 под действием центробежных сил инерции ролики 2 прижимаются к размольному кольцу 1.

В сепаратор Материал

Рисунок 1.9 Схема ролико-маятниковой мельницы: 1 - кольцо; 2 - ролик; 3 - крестовина; 4 - вал; 5 - питатель; 6 - газовый коллектор

Материал подается на размольное кольцо питателя 5. Потоком газов, подводимых по коллектору 6, измельченный материал выносится в сепаратор. Если в мельницу подавать подогретый воздух, то она будет работать как размольно-сушильный агрегат. Ролико-маятниковые мельницы выпускают с диаметром размольного кольца 600-1800 мм, диаметром роликов 300-700 мм и производительностью от 0,2 до 12 т/ч [31].

Преимущество ролико-маятниковых мельниц в том, что они позволяют одновременно измельчать, классифицировать и, при необходимости, сушить материал на одном этапе переработки. Допустимый размер фракции на входе до 50 мкм, после прохождения через ролико-маятниковую мельницу размер исходного продукта уменьшается до 15 мкм за один этап переработки.

Ролико-маятниковые мельницы можно использовать для измельчения разнообразных материалов, с разной влажностью, твердостью, размолоспособностью. При этом можно быть уверенным в высокой надежности, производительности данного оборудования и исключительном качестве помола.

Недостатками ролико-маятниковых мельниц являются высокий износ рабочих элементов мельницы, сложность конструкции, обслуживания и ремонта [94, 139].

Мельницы ударно-отражательного действия. Перспективность и рациональность использования мельниц ударно-отражательного действия в различных отраслях промышленности отражены в трудах [78, 79].

Метод измельчения, положенный в основу работы данного типа мельниц, заключается в сочетании ударных и истирающих нагрузок в поле интенсивного турбулентного потока, который создается в рабочей зоне между бильными и отбойными элементами мельницы.

Основным преимуществом мельниц ударно-отражательного действия по сравнению с другими является возможность использования внутренней классификации измельчаемого материала, что приводит к получению продукта с более однородной дисперсностью. Удельные энергозатраты данных мельниц составляют 20 - 30 кВтч/т при производительности до 1,5 т/ч и потребляемой мощности, равной 40 кВт. Внутренняя классификация измельчаемого материала в мельницах ударно-отражательного действия приводит к возврату недоизмельченного материала в зону помола и удалению из камеры измельчения продукта с определенной дисперсностью. Конструкции мельниц с внутренней классификацией различны, однако, наиболее простой в эксплуатации являются мельницы с сепаратором, имеющим форму кольцеобразного диска [78].

Принцип работы мельницы ударно-отражательного действия, схема которой представлена на рис. 1.10, заключается в следующем.

Исходный материал с воздухом через загрузочный патрубок 1 поступает на диск 6 первой ступени и за счет действия центробежных сил и воздушного потока движется в зону измельчения, которая создается бильными 5 и отбойными 3

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Смирнов Дмитрий Владимирович, 2019 год

Список литературы

1. Абрамович Г. Н. Аэродинамика местных сопротивлений / Г. Н. Абрамович // Сб. Промышленная аэродинамика. Труды ЦАГИ, вып. 211 1935 С. 65-150.

2. Авдохин В. М. Основы обогащения полезных ископаемых. Том 1. Обогатительные процессы - 4-е изд., стер. / В.М. Авдохин. - М.: Изд - во «Горная книга», 2018. - 420 с.

3. Адлер Ю. П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю.П. Адлер, Е.В. Маркова, Ю.В. Грановский. - М.: Наука, 1976. - 279 с.

4. Акунов В. И. Струйные мельницы: элементы теории и расчета [Электронный ресурс] / В.И. Акунов; НТБ БГТУ им. В.Г. Шухова. - Электрон. текстовые дан. - Белгород : [б.и.], 2006. - 1 эл. опт. диск - (Электронная библиотека)

5. Альтшуль А. Д. О коэффициенте сопротивления конфузоров / А. Д. Альтшуль, В. М. Калицун // Известия ВУЗов. Энергетика. 1960 №7. С. 130-136.

6. Андреев Е. Е. Дробление, измельчение и подготовка сырья к обогащению / Е. Е. Андреев, О. Н. Тихонов // Санкт-Петербургский горный институт. - СПб. 2007. - 439 с.

7. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3 т. Т.1 - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1978. - 736 с.

8. Арзамасов Б. Н. Материаловедение: учебник для вузов / Б.Н. Арзамасов, В. И. Макарова, Г. Г. Мухин и др. / под общ. ред. Б.Н. Арзамасова, Г. Г. Мухина. -8-е изд., стереотип. - М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2008. - 648 с.

9. А.с. 776634 СССР МПК В 02 С 13 / 22. Дезинтегратор / П.П. Гуюмджян, Е.К. Кулагин, Н.И. Шишов и др.; заявитель Ивановский сельскохозяйственный институт и Ивановский технологический институт, № 4766298 / 33; заявл. 18.12.78; опубл.07.11.80; Бюл. №41. С. 42.

10. А.с. 1694211 СССР, МПК7 В 02 С13/22. Дезинтегратор / В.С. Богданов, В.А. Уваров, А.С. Шаблов, И.А. Семикопенко; заявитель БТИСМ им. И.А. Гришманова, № 482711/31; заявл. 07.07.90; опубл.: 22.01.91; Бюл. № 19. С. 37.

11. Алимов Л. А. Технология строительных изделий и конструкций. Бетоноведение : учебник для студ. учреждений высш. проф. образования / Л. А. Алимов, В. В. Воронин. — М. : Издательский центр «Академия», 2010 — 432 с.

12. Баловнева И. И. Исследование влияния гранулометрического состава на сдвигоустойчивость асфальтобетона / И. И. Баловнева // Балашиха, изд. Союздорнии, 1970. - 31 с.

13. Банит Ф. Г. Механическое оборудование цементных заводов - 2-е изд., перераб. и доп. / Ф.Г. Банит, О.А. Несвижский. - М.: Машиностроение, 1975.-325с.

14. Барабанщиков Ю. Г. Строительные материалы и изделия : учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / Ю. Г. Барабанщиков. - 4-е изд., стер. - М. : Издательский центр «Академия», 2013 — 416 с.

15. Барабашкин В. П. Молотковые и роторные дробилки. М.: Недра, 1973. - 114 с.

16. Баринов E. H. Двухстадийная технология приготовления асфальтобетонных смесей / Е. Н. Баринов, В. Н. Лукашевич //Наука и техника в дорожной отрасли. 2000. - №3. - С. 9 - 11.

17. Бауман В. А. Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций. - 2-е изд., перераб. и доп. / В.А. Бауман, Б.В Клушанцев, В.Д. Мартынов. - М.: Машиностроение, 1981. - 320с.

18. Бауман В. А. Роторные дробилки / В.А. Бауман, В.А. Стрельцов, А.И. Косарев, А.С. Слуцкер. - М.: Машиностроение, 1973. - 272 с.

19. Башкирцев А. А. Анализ эффективности машин для тонкого измельчения строительных материалов / А.А. Башкирцев // Определение рациональных параметров дорожно-строительных машин: Сб. науч. тр. МАДИ. -М.: Изд-во МАДИ, 1986. - Вып. 23. - С. 122 - 124.

20. Блиничев В. Н. Описание процесса тонкого измельчения в сепарационной мельнице ударно-отражательного действия / В.Н. Блиничев, Т.В. Гущина и др. // Сб. статей Междунар. научн.- практ. конференции. - Краков, 2008. - С. 43 - 48.

21. Блиничев В. Н. Методика расчёта расхода воздуха в одноступенчатых высокоскоростных мельницах ударно-отражательного действия / В. Н. Блиничев, Н. М. Смирнов, В. А. Крошкин // Изв. вузов. Сер. Химия и химическая технология. - 1980. - Т. XXIII, № 7.- С. 915 - 917.

22. Боброва Н. В. Интенсификация процессов измельчения и смешивания в центробежно-ударных машинах: дис. канд. техн. наук по специальности: 05.17.08. / Н. В. Боброва. - Иваново: ИГСХА, 2010. - 140 с.

23. Богданов В. С. Дезинтеграторы / В. С. Богданов, И. А. Семикопенко, В. П. Воронов - Монография. Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова, 2015. - 250 с.

24. Богданов В. С. Основные процессы в производстве строительных материалов / В.С. Богданов, А.С. Ильин, И.А. Семикопенко // Учебник для ВУЗов. - 2-е изд. Белгород: Изд-во БГТУ, 2008. - 550 с.

25. Богданов В. С. Процессы помола и классификации в производстве цемента / В.С. Богданов, А.С. Ильин, Н.П. Несмеянов. - М.: Изд-во АСВ, 2004. - 199 с.

26. Богданов В. С. Дезинтеграторы. (Конструкция. Теория. Эксперимент): монография / В.С. Богданов, И.А. Семикопенко, В.П. Воронов. - 2-е изд., испр. и доп. - Белгород: БГТУ, 2016. - 187с.

27. Богомягких В. А. О форме бункера наибольшей пропускной способности - Зеленоград: ФГБОУ ВПО АЧГАА, 2012. - 108 с.

28. Богородский А. В. Исследование процесса помола в мельнице дезинтеграторного типа / А.В. Богородский, В.Н. Блиничев, В.Б. Лапшин // Деп. ОНИИТЭХИМ. - Черкассы, 1979. - № 2543 / 79.

29. Богородский A. B. Исследование износостойкости плоских ударных элементов дезинтегратора / А. В. Богородский, В. Б. Лапшин, В. Н. Блиничев // Ж. Хим. и нефт. Машиностроение. 1986, №5, С. 31-32.

30. Богородский А. В. Разработка конструкций и методов расчёта интенсивных измельчителей дезинтеграторного типа: дис. канд. техн. наук. -Иваново: ИХТИ, 1982. - 171 с.

31. Борщёв В. Я. Справочник. Оборудование для измельчения материалов. - Тамбов.: Изд-во ТГТУ, 2004.-75с.

32. Борщев В. Я. Оборудование для переработки сыпучих материалов: учебное пособие / В.Я Борщев, Ю.И. Гусев, М.А. Промтов, А.С. Тимонин. - М.: Изд-во «Машиностроение - 1», 2006. - 208 с.

33. Борщевский А. А. Механическое оборудование для производства строительных материалов и изделий: Учеб. для ВУЗов по спец. "Производство строительных изделий и конструкций" / А. А. Борщевский, А. С. Ильин. - М.: Высш. шк., 1987. - 368 с.

34. Бочаров С. Н. Технологический комплекс переработки песков техногенного месторождения / С.Н. Бочаров, В.С. Кузнецов, Е.Н. Шендерович, К.Б. Кузьмин // Горный журнал. №9, 2007. - С. 45-49.

35. Бретишнайдер С. Свойства газов и жидкостей. М.: Химия, 1966. - 537с.

36. Вильдеман В.Э. Механика неупругого деформирования и разрушения композиционных материалов / В.Э. Вильдеман, Ю.В. Соколкин, А.А. Ташкинов. -М.: Наука, Физматлит, 1997. - 288 с.

37. Воронов В. П. Теоретические исследования скорости движения частиц материала вдоль поверхности ударного элемента мельницы дезинтеграторного типа / В.П. Воронов, И.А. Семикопенко, П.П. Пензев // Известия ВУЗов. Строительство. 2008. №11-12. С. 93 - 96.

38. Воронов В. П. Определение условия выхода частиц материала в разгрузочный патрубок камеры помола дезинтегратора / Воронов В.П., Семикопенко И.А., Пензев П.П., Вялых С.В., Гордеев С.И. // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2011. №2. С. 90-91.

39. Воронов В. П. Математическое описание движения вязкой среды в патрубке возврата дезинтегратора / Воронов В.П., Семикопенко И.А., Смирнов Д.В. // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2014. № 5. С. 113-117.

40. Гаврунов А. Ю. Вибровращательная мельница с продольно-поперечным движением мелющих тел: монография / А. Ю. Гаврунов, В. С. Богданов, Ю. М. Фадин. - Белгород : БГТУ им. В. Г. Шухова, 2015. - 131 с.

41. Гайдадин А. Н. Моделирование технологических процессов с помощью метода наименьших квадратов: метод. указания / А. Н. Гайдадин, С. А. Ефремова, Н. Н. Печурина; ВолгГТУ. - Волгоград, 2008. - 16 с.

42. ГОСТ 9128-2009. Смеси асфальтобетонные, асфальтобетон, для автомобильных дорог и аэродромов. Технические условия [Текст]. - М.: Стандартинформ, 2010. - 27 с.

43. ГОСТ 2.001-2013. Единая система конструкторской документации (ЕСКД) [Текст]. - М.: Стандартинформ, 2013. - 8 с.

44. ГОСТ Р 52129-2003 Порошок минеральный для асфальтобетонных и органоминеральных смесей. Технические условия [Текст]. - М.: ГОССТРОЙ, 2003. - 35 с.

45. Гриневич Н. А. Дорожно-строительные материалы: Учебное пособие.

- Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун-т. 2006. - 97 с.

46. Гриневич Н. А. Физико-механические свойства асфальтобетона.

- Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун-т, 2010. - 103 с.

47. Гячев Л. В. Основы теории бункеров. - Новосибирск, изд-во Новосибирского университета, 1992. - 312 с.

48. Денисов В. А. Энергосберегающие устройства для измельчения сырья в решении проблемы создания безотходных производств // Строительные и дорожные машины. №5. 2006. - С. 38-42.

49. Дмитриева Л. А. Исследование процесса измельчения хрупких материалов: дис. канд. техн. наук по специальности: 05.02.13. / Л.А. Дмитриева.

- Иваново: ИГАСУ, 2006. - 165 с.

50. Долгунин В. Н. Сдвиговые течения зернистых сред: закономерности и технологические аспекты: монография / В. Н. Долгунин, О. О. Иванов, В. Я. Бор-щев. - Тамбов: Изд-во ФГБОУ ВО «ТГТУ», 2016. - 168 с.

51. Дресвянников А. Ф. Оценка качества материалов: учебное пособие /

A. Ф. Дресвянников и др. - Казань : Изд-во Казан. гос. технол. ун-та, 2008 - 117 с.

52. Дровников А. Н. Системы мельниц динамического самоизмельчения контурного типа [Текст]: монография / А. Н. Дровников, А. А. Остановский; Южно-Российский государственный политехнический университет имени М. И. Платова. - Новочеркасск : ЮРГПУ (НПИ), 2017. - 183 с.

53. Дубинин Н. Н. Производительность роторных машин с камерой переменного сечения / Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова, 2016. №4. С. 102 - 104.

54. Елисеев В. А. Определение коэффициента восстановления при ударе: методические указания к лабораторным работам по теоретической механике. /

B.А. Елисеев, С.А. Девятериков, М.Н. Березуев // Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2005. - 19 с.

55. Зайцев Н. Л. Экономика промышленного предприятия: Учебник. - 6-е изд., перераб. и доп. - М.: ИНФРА-М, 2008. - 414 с.

56. Зедгенидзе И. Г. Планирование эксперимента для исследования многокомпонентных систем / И.Г. Зедгенидзе. - М.: Наука, 1976. - 390 с.

57. Золотов С. С. Гидравлическое сопротивление каналов кольцевого сечения. Труды Ленинградского кораблестроительного института, № 74, 1971. - С. 41-49.

58. Идельчик И. Е. Гидравлические сопротивления (физико-механические основы). Госэнергоиздат, 1954. - 356 с.

59. Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. - М., «Машиностроение», 1975. - 559 с.

60. Ильинский В. М. Измерение массовых расходов. - М.: Энергия., 1973. - 142 с.

61. Карпачев Д. В. Противоточная струйная мельница с изменяемыми параметрами помольной камеры / Д.В. Карпачев. - дис. канд. техн. наук: 05.02.13 / БелГТАСМ. Белгород, 2002. - 165 с.

62. Канавец У. В. Машины для измельчения материалов: дробилки и мельницы [Электронный ресурс] : учеб. пособие [для профиля подгот. "Пр-во строит. материалов, изделий и конструкций" очн. формы обучения (бакалавриат)] / У. В. Канавец ; М-во образования и науки Рос. Федерации, Волгогр. гос. архитектур.-строит. ун-т. - Волгоград : Изд-во ВолгГАСУ, 2016. - 1 электрон. опт. диск (CD-ROM).

63. Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии: Учебник для ВУЗов. - 10-е изд., стереотипное, доработанное. Перепеч. С изд. 1973 г. - М.: ООО ТИД «Альянс», 2004. - 753 с.

64. Качаев А. Е. Расчет траектории и скорости движения частицы измельчаемого материала по поверхности рабочего элемента дезинтегратора / А.Е. Качаев, В.С. Севостьянов // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2012. №2. С. 56 - 59.

65. Качаев А. Е. Дезинтегратор с ударно-сдвиговым воздействием на измельчаемый материал // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2010. №1. С. 102 - 105.

66. Киркач Н. Ф. Учебное пособие для техн. вузов. - 3-е изд. перераб. и доп. Расчёт и проектирование деталей машин // Киркач Н. Ф., Баласанян Р. А. - Х.: Изд-во «Основа», 1991. - 276с.

67. Клочков Н. В. Методика расчета расхода воздуха в центробежно-ударной мельнице / Н. В. Клочков, В. Н. Блиничев, С. П. Бобков, А. В. Пискунов // Известия ВУЗов. Химия и хим. Технология. 1982. №2. С. 230 - 232.

68. Клушанцев Б. В. Дробилки. Конструкции, расчет, особенности эксплуатации / Б. В. Клушанцев, А. И. Косарев, Ю. А. Муйземнек - М.: Машиностроение, 1990. - 320 с.

69. Коробкова М. В. Испытания бетонных образцов с демпфирующими добавками на динамическую прочность / М.В. Коробкова, 2015 // Строительные материалы. - 2015. - №6. - С. 9 - 11.

70. Костин В. И. Основы технологии производства асфальтобетонных смесей. Методическое пособие по курсу «Производственная база дорожного строительства» для слушателей МИПК и студентов специальности 291000

- «Автомобильные дороги и аэродромы». Н. Новгород, МИПК ИНРАСУ. 2004. - 46 с.

71. Красовский Г.И. Планирование эксперимента / Г.И. Красовский, Г.Ф. Филаретов. - Минск.: Изд-во БГУ, 1982. - 302 с.

72. Кузнецов В.А. Технологические процессы в машиностроении: учебник / В.А. Кузнецов, А.А. Черепахин, 2009. - 192 с.

73. Кудинов В.А. Гидравлика: учеб. пособ. / В.А. Кудинов, Э.М. Карташов.

- М: Высшая школа, 2006. - 175 с.

74. Кухлинг Х. Справочник по физике /Х. Кухлинг. - М.: Мир, 1982. -520 с.

75. Лапшин В. Б. Интенсификация механо-химических процессов в гетерогенных средах на основе дезинтеграторов с плоскими рабочими элементами: дис. доктора технических наук по специальности: 05.17.08 / ИГХТУ

- Иваново, 2005. - 387 с.

76. Лапшин В. Б. Применение дезинтегратора в различных технологиях / Лапшин В.Б., Колобов М.Ю., Колобова В.В., Рязанцева А.В // Изв. ВУЗ Химия и химическая технология. Т. 47, вып. 8, 2004. - С. 71 - 75.

77. Лапшин В.Б., Колобова В.В., Боброва Н.В. Соотношение между износом ударных элементов в дезинтеграторе и степенью измельчения абразивного материала в нем / В. Б. Лапшин, В. В. Колобова, Н. В. Боброва // Сборник научных трудов ИГСХА «Проблемы и перспективы развития сельскохозяйственной науки и АПК в современных условиях». Иваново, 2004. - С. 189 -190.

78. Левченко Э. П. Исследование работы центробежно-ударной мельницы / Межд. конференция «Экология и безопасность жизнедеятельности». Алчевск, 2000. - С. 152 - 154.

79. Лещенко Е. В. Влияние конструктивных параметров камеры измельчения на эффективность работы мельницы ударно-отражательного

действия / Е. В. Лещенко, С. А. Опарин, В. И. Кравец // Химия, химические технологии и экология - Сборник научных трудов №38, 2008. - С. 52 - 58.

80. Липилин А. Б. Селективная дезинтеграторная активация портландцемента / А.Б. Липилин, Н.В. Коренюгина, М.В. Векслер // Научно - тех. и производ. журн. «Строительные материалы», 2007. № 3. - С. 19 - 23.

81. Липилин А. Б. Противоточные импеллеры «РЕСУРС - 450» или новая конструкция корзин быстроходных дезинтеграторов / А.Б. Липилин, М.В. Векслер, Н.В. Коренюгина // Строительные материалы, технологии и оборудование XXI века. М., 2009. - №10. - С. 29 - 30.

82. Логачёв И. Н. Обеспыливающая вентиляция / И. Н. Логачёв, К. И. Логачёв, В. А. Минко // Белгород. Изд-во БГТУ, 2010. - 564 с.

83. Логачёв И. Н. Аэродинамические основы аспирации / И. Н. Логачёв, К. И. Логачёв // СПб: Химиздат., 2005. - 658 с.

84. Логачёв И. Н. Закономерности движения частиц измельчаемого материала в одномерном воздушном потоке криволинейного патрубка возврата дезинтегратора / И.Н. Логачёв, И.А. Семикопенко, Д.В. Смирнов // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2017. №11. С. 144 - 148.

85. Мартынов В. Д. Строительные материалы и монтажное оборудование / В.Д. Мартынов, Н.И. Алешин, Б.П. Морозов. - М.: Машиностроение, 1990. -352 с.

86. Минко В. А. Обеспыливающая вентиляция: [учеб. пособие] / В. А. Минко, И. Н. Логачев, К. И. Логачев; под общ. ред. В. А. Минко. - М.: Теплотехник, 2009. - 152 с.

87. Мурог В. Ю. Моделирование процессов диспергирования и механической активации в аппаратах дезинтеграторного типа: дис. канд. техн. наук: 28.05.05 / В. Ю. Мурог. - Минск, 2005. - 156 с.

88. Мурог В. Ю. Помольно-классифицирующие мельницы дезинтеграторного типа / В. Ю. Мурог, П. Е. Вайтехович, Д. Н. Боровский // Труды БГТУ. Химия и технология неорганических веществ. 2008. №3. С. 113 - 117.

89. Некрасов Б. Б. Гидравлика. - ВВА, 1954. - 290 с.

90. Нейков О. Д. Аспирация и обеспыливание воздуха при производстве порошков / О. Д. Нейков, И. Н. Логачев. - М. Металлургия 1981. - 192 с.

91. Осокин В. П. Молотковые мельницы. М.: Энергия, 1980. - 176 с.

92. Пат. 2563693 Российская Федерация, МПК В 02 С 13/22. Дезинтегратор / И.А. Семикопенко, Д.В. Смирнов, С.В. Вялых; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова», №2014128045/13; заявл. 08.07.2014; опубл. 20.09.2015, Бюл. №26.

93. Пат. 2563695 Российская Федерация, МПК В 02 С 13/28. Дезинтегратор / И.А. Семикопенко, Д.В Смирнов, С.В. Вялых; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова», №2014128043/13; заявл. 08.07.2014; опубл. 20.09.2015, Бюл. №26.

94. Пивняк Г. Г. Измельчение. Энергетика и технология / Г. Г. Пивняк, Л. А. Вайсберг, В. И. Кириченко и др. - М: Изд-во ИД «Руда и Металлы», 2007. - 296 с.

95. Прокопец В. С. Увеличение работоспособности мельниц ударного действия с помощью твердых безвольфрамовых сплавов / В.С. Прокопец, В.В. Акимов / Журн. «Строительные материалы, оборудование технологии XXI века», 2005. - №7. - С. 50-51.

96. Руденский А. В. Дорожные асфальтобетонные покрытия на модифицированных битумах: учебное пособие для студентов, обучающихся по специальности "Автомобильные дороги и аэродромы" направления подготовки "Транспортное строительство" / А. В. Руденский, Ю. И. Калгин; Воронежский гос. архитектурно-строит. ун-т, 2009. - 142 с.

97. Романович А. А. Производство в роторно-вихревой мельнице минеральных порошков для асфальтобетона / А.А. Романович, Т.Н. Орехова, А.А. Голубятников//Научный альманах. 2016. №3. - С. 153 - 155.

98. Рязанцева А. В. Использование дезинтеграторной технологии для интенсификации процессов в гетерогенных системах: дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. / А.В. Рязанцева. - Иваново, 2003. - 127 с.

99. Сапожников М. Я. Справочник по оборудованию заводов строительных материалов / М. Я. Сапожников, Н. Е. Дроздов. - М.: Изд-во литературы по строительству, 1970. - 356с

100. Семикопенко И. А. определение граничного размера частиц измельчённого в дезинтеграторе материала / И.А. Семикопенко, В.С. Богданов, И. Н. Логачёв, Д.В. Смирнов // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2017. №11. С. 156 - 160.

101. Семикопенко И.А., Вялых С.В., Жуков А.А. Агрегат дезинтеграторного типа с внутренней классификацией материала. //Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2013. №3. С. 74-76.

102. Семикопенко И. А. Дезинтеграторы с эксцентричным расположением рядов рабочих элементов: дис. канд. техн. наук по специальности: 05.02.13. / И.А. Семикопенко. - Белгород: БелГТАСМ, 1998. - 140 с.

103. Семикопенко И. А. Условия перехода частиц материала из камеры помола дезинтегратора в патрубок возврата / И.А. Семикопенко, В.П. Воронов, Д.В. Смирнов // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2015. №2. С. 99 - 100.

104. Семикопенко И. А. Математическое описание движения частиц материала в патрубке возврата дезинтегратора / И.А. Семикопенко, Д.В. Смирнов, В.П. Воронов // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2015. №3. С. 74 - 76.

105. Семикопенко И. А. Расчёт объёмного расхода материала через загрузочный бункер дезинтегратора / И.А. Семикопенко, В.П. Воронов, Д.В. Смирнов и др. // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2015. №1. С. 68 - 70.

106. Силкин В. В. Асфальтобетонные заводы. Учебное пособие / В. В. Силкин, А. П. Лупанов, А. В. Коротков. - М.: МАДИ (ГТУ). Экон-Информ, 2008. - 266 с.

107. Силкин В. В. Асфальтобетонные и цементобетонные заводы [Текст]: учебно-справочное пособие для вузов: для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности "Автомобильные дороги" и аэродромы" направления подготовки "Транспортное строительство" / В. В. Силкин, А. П. Лупанов ; МАДИ, ООО "Дорэксперт". - Москва : Экон-информ, 2014. - 662 с

108. Слёзкин Н. А. Динамика вязкой несжимаемой жидкости. - М.: Гос. издательство технико-теоретической литературы, 1955. - 521 с.

109. Смирнов Д. В. Математическое описание движения вязкой среды в криволинейном патрубке круглого поперечного сечения / Д.В. Смирнов, И.А. Семикопенко, В.П. Воронов // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2015. №2. С. 57 - 59.

110. Стратегия развития промышленности строительных материалов на период до 2020 года и дальнейшую перспективу до 2030 года / Распоряжение Правительства Российской Федерации - М., 2016. - 55 с.

111. Субботин В. И. Гидравлическое сопротивление узких кольцевых каналов со спиральными ребрами / В. И. Субботин, П. А. Ушаков, А. В. Шейнина // "Атомная энергия", 1966 Т. 25 №1. С. 13-16.

112. Тарасов В. Н. Теория удара в строительстве и машиностроении / В. Н. Тарасов [и др.]. - М.: изд-во Ассоц. строит. вузов, 2006. - 336 с.

113. Тольцман В. Ф.Гидравлическое сопротивление резиновых рукавов / В. Ф. Тольцман, Ф. А. Шевелев. - Исследование по гидравлике. 1952. - 190 с.

114. Уваров В. А. Научные основы создания и проектирования пневмоструйных мельниц: дис. на соиск. уч. степени д-ра техн. наук по специальности: 05.02.13. / В.А.Уваров. - Белгород: БГТУ им. В.Г. Шухова, 2006. - 457 с.

115. Уваров В. А. Струйные мельницы [Текст] : монография / В. А. Уваров, Р. Р. Шарапов. - Белгород : БГТУ, 2012. - 143 с.

116. Хинт Й. А. О механизме механической активации твердых тел / Й.А. Хинт, Г.И. Дистлер // Тезисы докладов VIII Всесоюзного симпозиума по механоэмиссии и механохимии твердых тел. Таллинн, 1981. - 8 с.

117. Хинт Й. А. Основы производства силикальцитных изделий / Й.А. Хинт. // М.: Госстройиздат, 1962. - 636 с.

118. Хинт Й. А. Основы производства известково-песчаных изделий: автореф. дис. на соиск. уч. ст. д-ра техн. наук. / Й.А. Хинт.- Ленинград: ЛИСИ, 1961. - 33 с.

119. Ходаков Г. С. Тонкое измельчение строительных материалов / Г.С. Ходаков. - М.: Изд-во литературы по строительству, 1972. - 230 с.

120. Шелофаст В. В. Основы проектирования машин / В. В. Шелофаст. -Изд. 2-е, перераб. и доп. - Москва : Изд-во АПМ, 2005. - 471 с.

121. Шишков М. М. Марочник сталей и сплавов ведущих промышленных стран мира. СНГ. Справочник / М. М Шишков, А. М. Шишков // Изд-е 3-е, доп-е. - Донецк: Юго-Восток, 2005. - 576 с.

122. Шмитько Е. И. Процессы и аппараты в технологии строительных материалов и изделий / Е. И. Шмитько // Учебное пособие. Воронеж. гос. арх-строит. у-т - 2007. - Т. 1 (вопросы теории). - 125 с.

123. Benjamin D. Properties and Selection: stainless steels, tool materials and special purpose metals / D. Benjamin // Metals handbook - 2009. Vol. 3, P. 576.

124. Cherje T. W. Relationship between microsructure, hardness, Impact toughness and wear performance of selected grinding media for mineral ore milling operations materials and design 25 - 2004: pp. 11 - 18.

125. Drogemeier R. Ultrafine grinding in a two stage rotor impact mill / R. Drogemeier // Intern of mineral processing. - 1996. Vol 44 - 45 - pp. 485 - 495.

126. Dvorák K. The effect of the wear of rotor pins on grinding efficiency in a high-speed disintegrator / K. Dvorák , D. Dolák, D. Palousek, L. Celko // Materials science (medziagotyra). - 2018. Vol. 24 - 1 - pp. 29 - 34.

127. Dvorák K. Effect of Input granulometry of cement on the milling process in a high speed disintegrator / K. Dvorák, P. Dobrovolny, D. Gazdic // powder metallurgy and metal ceramics - 2017: (In press).

128. Goljandin D. Disintegrator as device for milling of mineral ores // Materials science (medziagotyra). - 2005. Vol. 1 - 4 - pp. 398 - 402.

129. Jan Sidor. Badania, modele i metody projektowania mlynów wibracyjnych / Jan Sidor, S. Staszica // AGH Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, 2005. - 199 с.

130. Inoue T. Grinding mechanism of centrifugal mills a simulation study based on the discrete element method / T. Inoue, K. Okaya // Intern. J. of Mineral Processing. - 1996. - Vol 44-45. pp. 425-435.

131. Kotake N. Influence of dry and wet grinding conditions on fineness and shape of particle size distribution of product in a ball mill / N. Kotake, M. Kuboki, S. Kiya, Y. Kandac // Advanced powder technology - 2011 - 22: pp. 86 - 92.

132. Kovalev P. Influence of shock destruction of solid and liquid particles in the supersonic flow around a solid two-phase flow / P. Kovalev // Journal of applied physics - 2008 - 78: pp. 40 - 46.

133. Larsen-Badse. Influence of grit diameter and specimen size on wear during sliding abrasion wear - 1968 - 12: pp. 35 - 53.

134. Levin I. Etude des pertes de charge singulieres dans les convergents, «Le genie civil» 1970 Vol. 147 No. 10 pp. 11-20.

135. Morkun V. Ultrasonic phased array parameters determination for the gas bubble size distribution control formation in the iron ore flotation / V. Morkun, N. Morkun, A. Pikilnyak // Metallurgical and Mining Industry, No3 - 2014: pp. 28 - 31.

136. Reichert Y. The use of MPS vertical roller mills in the production of cement and blast furnace slag powder / Y. Reichert // Cement International. - 2005. -№2. - pp. 64 - 69.

137. Reinchardt Y. Effective finish grinding / Y. Reinchardt // World cement. march. 2008. - pp. 93 - 99.

138. Salewski G. Grinding technology for the future / G. Salewski.//№11, 2003, pp. 139 - 143.

139. Schneider L.T. Energy saving clinker grinding systems. Part 2 / L.T. Schneider // World Cement. 1985. - Vol. 3. - pp. 52 - 64.

140. Stoiber W. Comminutoin technology and energy consumption / W. Stoiber // Part 1. «Cement International» 2, 2003, pp. 44 - 52.

141. Stoiber W. Comminutoin technology and energy consumption / W. Stoiber // Part 2. «Cement International» 6, 2003, pp. 74 - 88.

142. Tamm B. Impakt grinding and disintegrators / B. Tamm., A.Tymanok // Proc. Estonian Acad. Sci. Eng. 2/2 - 1996: pp. 209 - 223.

143. Tumanok A. Treatment of different materials by disintegrator systems / A. Tumanok, P. Kulu // Proc. Estonian Acad. Sci. Eng. 5/3 - 1999: pp. 222 - 242.

144. Zimakov S. Applications of recycled hardmetal powder / S. Zimakov, T. Pihl, P. Kulu, M. Antonov, V. Mikli // Proc. Estonian Acad. Sci. Eng. 9/4 - 2003: pp. 304 - 316.

145. NETZSCH Group: [Сайт]. URL: http://www.netzsch-grinding.com. (Дата обращения: 07.02.2015).

146. STURTEVANT Group: [Сайт]. URL: http: //www. sturtevant.com. (Дата обращения: 21.02.2015).

147. SIEBTECHNIK GMBH: [Сайт]. URL: http://www.siebtechnik.com. (Дата обращения: 08.01.2015).

148. AUBEMA CRUSHING TECHNOLOGY GMBH: [Сайт]. URL: http://www.aubema.com. (Дата обращения: 10.12.2014).

149. Завод «Техприбор» [Сайт]. URL: http://www.tpribor.ru. (Дата обращения: 11.12.2014).

150. Hosokawa Micron Powder Systems [Сайт].

URL: http://www.hosokawa-micron-bv.com. (Дата обращения: 08.01.2016)

ПРИЛОЖЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ I

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ИЗВЕСТНЯКА В ДЕЗИНТЕГРАТОРЕ С ПАТРУБКОМ РЕЦИКЛА

Конструкция экспериментальной установки и лабораторная схема измельчения известняка в дезинтеграторе с патрубком рецикла материала

Исходной материал

Рисунок 6.1 Расчетная схема для определения аэродинамического сопротивления в патрубке рецикла дезинтегратора: 1 - рукав из гладкой резины при о?0 = 0,05м, а = 1800; Яср = 0,425м; 2 - стальной тройник; 3 - поворотная заслонка; 4 - переходник (конфузор) с й0 = 0,05м на квадратное сечение 0,03x0,03м; 5 - кольцевая труба с наружным диаметром йн = 0,045м и внутренним йвн = 0,029м; 6 - загрузочный патрубок с внутренним диаметром йп = 0,025м и толщиной стенок 0,002м; 7 - роторы камеры помола; 8 - корпус

Определение аэродинамического сопротивления патрубка рецикла воздуха экспериментальной установки дезинтегратора

Экспериментальная установка дезинтегратора для обеспечения необходимой тонкости помола оснащена патрубком рецикла материала

(обеспечивающего его многократное пребывание в камере помола), представляющей собой цилиндрический корпус с двумя патрубками: на входе (загрузочный) и на выходе (разгрузочный). Значительная скорость вращения ротора (более 3000 мин-1) обеспечивает не только тонкое измельчение, но и вызывает высокие скорости рециркулируемого двухкомпонентного потока «воздух-частица материала», что требует большой мощности используемых электродвигателей на преодоление аэродинамического сопротивления элементов канала рецикла (рис. 6.1).

Оценим величину сопротивления канала рецикла с помощью расчетов, используя фундаментальную работу [57].

Потери давления при плавном повороте воздуха в резиновом рукаве

Определим коэффициент сопротивления рукава:

С =Ср.р.+С. р , (6.1)

где Стр.р. - сопротивление на трение в рукаве;

Смр - местное сопротивление на поворот потока. Найдем величину первого слагаемого равенства (6.1):

I

С = А . (6.2)

Ьтр.р. р , V /

а0

Учитывая значительные величины скорости воздуха в рукаве (щ = 15 ^ 19,4 м/с) и большое число Рейнольдса, которое составляет (при ^ = 0,05 м и у = 15*10"6м2/с при Ц = 200 С):

Ке = щоЧ = ЦМ +19,4 • 0,05 = 50000 + 64700, у 15 • 10"6 15 • 10"6

коэффициент гидравлического сопротивления А уменьшается [57, 59]:

А 0 45 0 45

А = —^ = -,-^-, Чо 2б■ = 0,0256 * 0,0239 = 0,02475.

р Яе0,265 (5 • 104 )0,265 (6,47 • 104 )0,265 , , ,

Так как длина рукава I :

2л- Я

I =-^ = л- 0,425 = 1,335 м,

р 2

то по формуле (6.2) найдем:

С„„ = 0,02475--= 0,661.

^ тр.р. ? г\ г\ /- 5

1,335 0,05

Местное сопротивление определяется по формуле:

Ср = А - В1 - С1, (6.3)

где А - коэффициент, учитывающий угол изогнутости отвода, определяемый по формулам [89] , при а > 1000:

а 180

А = 0,7 + 0,35-0- = 0,7 + 0,351—— = 1,4; 1 900 2

В - коэффициент, учитывающий влияние относительного радиуса закругления отвода, где а > 1000; Яср = 0,425 м и ^ = 0,05 м, определяется по формуле [57]:

0,21 0,21

В =

Яср

V

= 0,072;

0,425

0,05

С - коэффициент, учитывающий влияние относительной вытянутости

а

поперечного сечения отвода —, в нашем случае для круглого сечения С = 1.

Ь0

Таким образом, по формуле (6.3) имеем:

^ = 1,4 - 0,072 -1 = 0,1008,

^ м. р ' ' ' '

а сумма (6.1) = 0,661 + 0,1008 = 0,762.

Потери давления на первом участке патрубка рецикла при скоростях воздуха щ = 15 19,4 м/с составляют:

2 1 о

.р = 0,762(152 -19,42)у = 102,87 -172,07Па. (6.4)

Потери давления в тройнике и поворотной заслонке

Потери давления на втором участке (в тройнике с поворотной заслонкой) -решающую роль играют потери энергии в заслонке, в силу того, что скорость в нижнем патрубке (тройника) щ да 0, и сопротивление на трение ствола тройника

пренебрежимо мало в силу малой его длины. Наибольшая скорость воздуха в зазоре между заслонкой и стенкой ствола тройника:

«з = цг г= т0 , (6.5)

где 50- площадь поперечного сечения ствола тройника (й0= 0,05 м):

п • п _ _

50 = = - • (0,05)2 = 0,0019635 м2;

53 - площадь поперечного (в проекции на вертикальную плоскость) сечения зазора к = 8 мм, через которую проходит реверсируемый поток воздуха с расходом ^0, (предполагая, что скорость воздуха в нижнем патрубке тройника пренебрежимо мала), м2.

Учитывая, что и0=15 м/с, расход воздуха в стволе тройника составляет:

^=15 0,001936=0,02904 м3/с.

Определим площадь зазора 53, предполагая, что площадь его в проекции на вертикальную плоскость представляет собой разность площади полуокружности

51 = — = 0,000982

м2 и полуэллипса с осями (рис. 6.2):

d0

а2= у = 0,025 м и Ь2=0,017 м. Так как площадь этого полуэллипса:

= = °,°25 • °,°17 = 0,000668 м2 ,

2 2 2

то площадь зазора:

53=0,000982-0,000668=0,000314 м2.

Рисунок 6.2 Схема тройника 2 с поворотной заслонкой (рассекателем) 3

Скорость воздуха в зазоре (в направлении оси ствола тройника) при Q0 = 0,02904 м3/с возрастает до величины:

0,02904 м

"3= ¡Щ29314=92'48М'

Коэффициент местного сопротивления поворотной заслонки, отнесенный к скоростному давлению в патрубке диаметром = 0,05 м, определяем по формуле [58]:

2

€ 3= ^/р И07' № -1) ■ (I)

(6.6)

Так как в нашем случае 50 = 0,0019635 м2, 53 = 0,000314 м3, и0 = 15 м, то по формуле (6.6) имеем:

С3 = ( 1+0,707-

N

0,000314 0,000314 \ /0,0019635у

! ) ' ( 0,000314 )

0,0019635 0,0019635

=86,6

1

и аэродинамическое сопротивление поворотной заслонки при зазоре h = 8мм

достигает значительной величины:

152

Др3 = 86,6 • — • 1,2 = 11687 Па . 2

При к = 25 мм, когда поворотная заслонка находится в горизонтальном положении, эта величина заметно уменьшится, т.к.

53 = "з0 = 0,000982 м, по формуле (6.6) при том же 50 = 0,0019635 м, имеем:

^ = (1 + 0,707 • к--0000»!-^Л00982)2 • (М019635)2 = 4. (67)

^3 \ Лу/ 0,0019635 0,0019635/ 4 0,000982 / ' 4 7

152

Др3 = 4 • __ • 1,2 = 540 Па. 2

Потери давления в переходнике

Переходник представляет собой конфузор, т.е. сужающийся канал длиной ^ = 130 мм, входным сечением которого является круг с диаметром й0= 0,05 м, а выходным - квадратное отверстие 30 мм х 30 мм площадью ^ = 0,0009 м2. Для инженерных расчетов общий коэффициент сопротивления конфузоров представляется в виде суммы коэффициентов местных сопротивлений (£МК) и

коэффициента сопротивления трения( Стр.к.):

Z = *р*. =с +с

^ к 2 ^ м.к ^ т

ри

2 "s м.к тр.к. (6 8)

2

Величина коэффициента местного сопротивления при турбулентном

_ ик • Д & 0,02904 течении (Ке = —к—0 > 10, в нашем случае ик = — =-= 32,6/ м/с.

' """ к F 0,0009

n 4FK 4 • 0,0009 32,67 • 0,03

Dr = —- = —.-г = 0,03 м; Re = —--= 65340 »105) определяется по

к Пк 2(0,03 + 0,03) 15 • 10"6

формуле:

€мк = -^Р- = (- 0,0125^ + 0,0224и03 - 0,00723и02 + 0,00444^ - 0,00745)-

Рик 2

-(ар - 2ш2р - 10«р),

где ар = 0,01745 а рад (где а измеряется в градусах).

Рисунок 6.3 Схема переходника (конфузора)

а ^ - 50 - 00 ~

го— = -°-к- =-= 0,0769;

2 2 -1 2-130

(6.9)

а

- = 4000';а = 9и; а= 0,01745 - 9 = 0,157 ;щ = п = К =

К 0,0009

= 0,458.

2 ' "р ' "'' 0 к ^ 0,0019605

По формуле (6.9) при ар = 0,157 и щ = 0,458 получаем:

€МК = (- 0,0125 - (0,458)4 + 0,0224 - (0,458)3 - 0,00720- (0,458)2 + 0,00444- 0,458 - 0,00745)- ((0,157)3 - 2ж - (0,157)2 -10 - 0,157) =

= (- 0,00055 + 0,002152 - 0,001517 + 0,002004 - 0,00745)- (0,00087 - 0,15487 -1,57) = = (- 0,00500 - (-1,721)) = 0,0092.

Коэффициент сопротивления на трение рекомендуется определять по формуле

для труб (при а<10 ):

€ 'К € тр.к. т

К

гдеАт определяется по формуле:

при Яе = 6,5 • 104 и А;

0,12 0,12

^ 30

= 0,004;

^т = 0,11

А + —

V ^ ,

= 0,11

0,004 + ■

68

ч 0,25

65 • 103

= 0,0293.

Таким образом, в силу (6.9) и (6.10) имеем для конфузора 4:

С = С + С = 0,0092 + 0,0293

Ъ к Ъ м.к. ^ тр.к.

130 30

0,14;

Ар =Ск.£* = 0,14 •1,2 • (32,67)2 = 90 Па.

2

2

(6.10)

(6.11)

Потери давления на входе рециркулируемого воздуха

в кольцевую трубу

Предполагается, что потери давления связаны с внезапным выходом воздуха из конфузора в кольцевой канал. Поскольку = 0,0009 м практически не отличается от площади входного канала кольцевой трубы

^Гт = 0,008 • 0,14 = 0,00112 м2, эти потери незначительны в силу того, что скорости воздуха практически равны на границе этих участков.

Максимальные потери давления реализуются при выходе воздуха из конфузора в открытое пространство (в этом случае С = 1,0):

Ар^ = 1

/ \2 V К у

Р

2

0,0294 V 0,0009у

• — = 640,3 Па. 2

(6.12)

Потери давления в кольцевой трубе со спиральными ребрами

Кольцевая труба, образована наружными стенками загрузочного патрубка ( рис. 6.4) = 29 мм и внутренней поверхностью стальной трубы Д0 = 45 мм (толщиной стенки 5 = 2 мм). Величина зазора между этими цилиндрическими

2

поверхностями составляет Икт = (45 - 29)/2 = 8 мм. Шаг витка спирали Т = 140 мм, общая длина приблизительно равна двум виткам, т.е. Нс = 280 мм.

Величина коэффициента сопротивления трубы кольцевого поперечного сечения определяется [57, 59, 113] по формулам:

Н

Ск.т. = Мтт;

Дп

(6.13)

к н =

1 + ■

20

Т

А

- к кол —

1 + ■

20

= 0,066 - к

(6.14)

Гидравлический диаметр:

2

45

Так как:

V Д0 у

д = дп

2

Т й А - В 6в

л-в А, ^ яС>0

Д

0

т -

0

лЛв Д0

1 + А

А В V у

+

л

1 - 4

V Д0 у

6в

лДп

(6.15)

А =

1 +

Т d,

Л

2

Vлdв Д0 у

d

; в = . А>1|

1 +

2

Кт1в у

(6.16)

г

Vлdв у

' 140 Л2

л - 29

Т d 29