автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Научные основы и принципы совершенствования процессов и аппаратов каскадной пневмоклассификации сыпучих материалов

На правах рукописи

Кирсанов Виктор Александрович

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ И ПРИНЦИПЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ И АППАРАТОВ КАСКАДНОЙ ПНЕВМОКЛАССИФИКАЦИИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ

05.17.08 - "Процессы и аппараты химических технологий"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Тамбов 2005

Работа выполнена на кафедре "Технология неорганических веществ" Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института)

Научный консультант: доктор технических наук, профессор Таранушич Виталий Андреевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Каталымов Анатолий Васильевич доктор технических наук, профессор Долгунин Виктор Николаевич доктор технических наук, профессор Володин Николай Иванович

Ведущая организация:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет", г. Иваново

за

Защита состоится "^с " (ХМрвЛЯ 2005 года в часов на заседании диссертационного совета Д 5l2.260.02 в Тамбовском государственном техническом университете по адресу: г. Тамбов, ул. Ленинградская, 1, ауд. 60.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, скрепленные гербовой печатью, просим направлять по адресу: 392000, г. Тамбов, ул. Советская, 106, ТГТУ, ученому секретарю диссертационного совета Д.212.260.02.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат разослан "/У " 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

В.МНечаев

~ ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В химической, горнодобывающей, строительной и других отраслях промышленности исходным сырьем являются дисперсные вещества, к фракционному составу которых предъявляются высокие требования. Нередко и продукты получают в виде порошка, крупнозернистого материала или гранул, качество которых существенно зависит от их однородности. Разделить полидисперсный материал на узкие фракции с заданным гранулометрическим составом можно путем проведения технологического процесса называемого классификацией, область использования которого чрезвычайно широка. Например, фракционирование гранулированных материалов применяется при получении минеральных удобрений, удаление высокодисперсных частиц (обеспыливание) из подсыпочного материала камер обжиговых печей используется при производстве электродов, очистка семян является важнейшей технологической операцией в сельском хозяйстве. Высокая степень разделения при осуществлении процессов классификации дисперсных материалов влияет не только на расходные нормы сырья и его качество, но и определяет производительность и эффективность работы других машин и аппаратов в технологической схеме, что в конечном итоге сказывается на технико-экономических показателях всего производства.

Разделение сыпучих материалов с частицами размером от 0,1 до 5 мм в промышленных условиях чаще всего осуществляется в гравитационных пневмоклассификаторах, сепарационный канал которых выполнен пустотелым или снабжен каскадом контактных элементов. Многими учеными доказана перспективность проведения процесса пневмоклассификации при использовании в качестве контактных элементов сплошных или перфорированных пластинчатых полок. Дальнейшее усовершенствование каскадных пнев-моклассификаторов идет по пути создания новых контактных элементов. Однако на сегодня известны лишь отдельные работы, в которых предпринимаются попытки следовать тем или иным принципам разработки эффективных образцов соответствующего оборудования. Отсутствие данных о механизме протекания пневмоклассификации сыпучих материалов по двух- и многопродуктовой схемам в объеме одного аппарата с новыми конструкциями контактных элементов сдерживает дальнейшее развитие научных основ процесса и препятствует широкому внедрению перспективных разработок в промышленность.

В связи с вышеизложенным, тема данной диссертационной работы является актуальной и направлена на разработку научных основ совершенствования процесса каскадной пневмоклассификации и его прогрессивных технических решений.

Работа выполнялась в соответствии с координационными планами научно - исследовательских работ АН СССР на 1976-1980 гг. (направление 2.21."Цветная металлургия. Физико-химические основы процессов"), Минву-

за СССР ПО процессам И аппаратам уимммчгпК тру

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА _р.Петервург «• лях

гологии (приказ Минвуза

СССР №1 от 3.01.83 г., письмо ХНО №24-33-54/11-03-08 от 4.02.83 г.), важнейших НИР Минвуза СССР по процессам и аппаратам химических производств и кибернетике химико-технологических процессов на 1986-1990 годы (приказ Минвуза СССР №325 от 8.05.87 г., раздел 10.1), по комплексной научно-технической программе Минвуза РСФСР "Продовольствие" (письмо Головного совета программы №38-03/ПП от 27.04.87 г.); Постановлением Совета Министров РСФСР "О государственном плане экономического и социального развития РСФСР на 1989 год" №460 от 31.10.88 г. (приложение №3); Республиканской научно-технической программой в области химии и химической технологии на 1991-1995 гг. "Новые процессы получения дисперсных материалов" (письмо Головного совета по химии и химической технологии Минвуза РСФСР №4078 от 4.06.90 г.); едиными заказ-нарядами на 1991-2004 годы, а также по прямым заказам различных предприятий страны на хоздоговорной основе.

Целью работы является разработка научных основ и принципов совершенствования процессов и аппаратов каскадной пневмоклассификации сыпучих полидисперсных материалов.

Для достижения указанной цели поставлен и решен комплекс следующих задач:

- проведены исследования процесса в пневмоклассификатерах традиционных конструкций: пустотелом (равновесном), с пластинчатыми сплошными и перфорированными наклонными полками, в результате которых выявлены гидродинамические особенности функционирования аппаратов ("дюно-образование", крупномасштабная турбулентность) и их отрицательное влияние на эффективность классификации полидисперсных материалов;

- с учетом выявленных негативных гидродинамических эффектов в указанных выше аппаратах разработаны научно обоснованные принципы конструирования контактных элементов каскадных пневмоклассификаторов и осуществлена их практическая реализация;

- проведена экспериментальная оценка и выявлен положительный эффект влияния конструктивных инноваций на механизм работы контактных элементов, структуру воздушного потока и характер распределения твердых частиц в сепарационной камере пневмоклассификатора;

- проведен сравнительный анализ и определены области предпочтительного технологического применения пневмоклассификаторов с новыми конструкциями контактных элементов;

- экспериментально установлены технологические и конструктивные параметры процесса многокомпонентной пневмоклассификации полидисперсных материалов, обеспечивающие высокую эффективность фракционирования в объеме одного аппарата;

- разработаны методы определения технологических характеристик каскадных пневмоклассификаторов: уноса, провала, рабочей скорости газа, гидравлического сопротивления, граничной крупности частиц и эффективности их работы, а также прогнозирования результатов процесса фракционирования;

- на базе проведенных исследований создана методика расчета основных технологических и конструктивных параметров каскадных пневмоклассификаторов;

- осуществлено широкое внедрение разработанных пневмоклассифи-цирующих установок в различные отрасли промышленности и сельское хозяйство.

Научная новизна проведенных комплексных теоретических и экспериментальных исследований механизма движения двухфазного потока в условиях каскадной пневмоклассификации заключается в следующем:

- впервые экспериментально обнаружено и теоретически объяснено периодическое формирование в пристенной области пневмоклассификаторов

1 традиционных конструкций локальных образований с повышенным содержанием частиц, нисходящих в режиме "противодюнного" течения и приводящих к снижению четкости разделения;

- с использованием кино- и видеотехники проведено исследование особенности гидродинамики дисперсных потоков в пневмоклассификаторах со сплошными и перфорированными полками, в результате анализа которого предложены научно обоснованные способы снижения масштаба турбулентности несущей среды и негативного последствия "противодюнного" течения зон с повышенной концентрацией частиц в пристенной области;

- получено экспериментальное подтверждение рационального распределения газовзвеси, способствующего повышению пропускной способности и эффективности процесса разделения в каскадных пневмоклассификаторах, реализующего предложенные способы снижения масштаба турбулентности и негативного влияния "противодюнного" течения газовзвесей с повышенной концентрацией частиц;

- разработаны методы расчета технологических параметров каскадных пневмоклассификаторов: концентрации частиц в уносе, величины провала, рабочей скорости газа, гидравлического сопротивления, граничной крупности частиц и эффективности процесса, а также прогнозирования результатов их работы.

к Практическая значимость работы заключается в решении ряда ин-

женерно-технических задач, приоритет которых подтвержден 10 авторскими свидетельствами СССР, 3 патентами РФ на изобретения и 3 свидетельствами РФ на полезную модель, а также во внедрении 46 разработок в различные от' расли промышленности и сельское хозяйство.

Разработаны принципы конструирования каскадных пневмоклассификаторов с повышенной эффективностью, обеспечиваемой в результате снижения масштаба турбулентности и негативного влияния нисходящих пристенных образований с повышенной концентрацией частиц за счет продольного и поперечного секционирования рабочей зоны перфорированными элементами.

На основании предложенных принципов разработаны и внедрены в производство:

- новые конструкции высокоэффективных каскадных пневмоклассификаторов (а.с. №№ 713618, 1461530, 1510958, 1776457, патенты РФ

№№ 2123391, 2125493, 2169626) для различных технологических процессов: обеспыливания подсыпочных материалов и нефтяного кокса электродных заводов (Новочеркасский и Днепровский электродные заводы, Вяземский завод графитовых изделий), твердосплавного порошка "Рэлит" (Торезский завод наплавочных твердых сплавов, Украина), фракционирования глиняных порошков (Новочеркасский завод строительных материалов) и очистки семян различных сельскохозяйственных культур от примесей (используются на 32 предприятиях сельскохозяйственного профиля: в семеноводческих и фермерских хозяйствах, селекционных станциях и агрофирмах);

- многокомпонентный пневмоклассификатор (а.с.№ 1304916) для разделения полидисперсных материалов на три фракции (внедрен на Азовском тарном комбинате, Каменском ПО "Химволокно", Херсонском заводе "Дельта", Харьковском заводе "Харпластмасс", ОАО "Арамильский завод пластических масс" и Новомосковском ОАО "Полимерконтейнер").

Экспериментально установлены основные технологические и конструктивные параметры процесса разделения в новых каскадных пневмоклассифи-каторах, а также многокомпонентной пневмоклассификации в объеме одного аппарата.

На основе результатов проведенных исследований создана методика расчета основных технологических и конструктивных параметров каскадных пневмоклассификаторов.

Разработанные лабораторные установки для исследования структуры одно- и двухфазного потоков, изучения процесса многокомпонентной пневмоклассификации, определения скорости витания твердых частиц применяются аспирантами и соискателями кафедры ТНВ ЮРГТУ (НПИ) при проведении научных исследований и студентами в ходе выполнения учебно-исследовательской работы и лабораторного практикума. Теоретическое обоснование гидродинамической особенности процесса гравитационного фракционирования используется в курсе лекций по "Процессам и аппаратам химической технологии" и "Процессам и аппаратам пищевых производств". Основные экспериментальные зависимости и методика расчета каскадных пневмоклассификаторов применяются в курсовом проектировании по вышеуказанным курсам, а также дипломном проектировании студентами специальностей 240801 (170500) - "Машины и аппараты химических производств" и 260601 (170600)- "Машины и аппараты пищевых производств".

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на Всесоюзной конференции "Очистка вентиляционных выбросов и защита воздушного бассейна от загрязнений" (г.Ростов-на-Дону, 1977 г.), IV и V Всесоюзных конференциях "Механика сыпучих материалов" (г.Одесса, 1980, 1991 гг.), II Всесоюзной научной конференции "Современные машины и аппараты химических производств" (г.Чимкент, 1980 г.), II, III и IV Всесоюзных совещаниях "Повышение эффективности и надежности машин и аппаратов в основной химии" (г.Сумы, 1982, 1986, 1989 гг.), Всесоюзной конференции "Очистка газовых выбросов на предприятиях различных отраслей промышленности" (г.Москва, 1983 г.), II Всесоюзной научно-

технической конференции по гидромеханическим процессам разделения неоднородных смесей (г.Курган, 1983 г.), Всесоюзной научно-технической конференции по состоянию и перспективам развития техники псевдоожижения (техники кипящего слоя) (г.Ленинград-Поддубская, 1988 г.), Всесоюзной конференции "Технология сыпучих материалов" (г.Ярославль, 1989 г.), Всесоюзной научно-технической конференции "Разработка и внедрение вихревых электромагнитных аппаратов для интенсификации технологических процессов АВС-89" (г.Тамбов,1989 г.), Всесоюзной конференции "Математические методы в химии" (г.Новочеркасск, 1989 г.), III Всесоюзной конференции "Гидромеханические процессы разделения гетерогенных систем" (г.Тамбов, 1991 г.), IV Всесоюзной научной конференции "Динамика процессов и аппаратов химической технологии" (г.Ярославль, 1994 г.), Международной научно-практической конференции "Пищевые продукты XXI века" с (г.Москва, 2001 г.), III научно-практической конференции "Экология и сельскохозяйственная техника" (г.Санкт-Петербург, 2002 г.), XVI и XVII международной научной конференции "Математические методы в технике и техно-щ логиях" (г.Ростов-на-Дону, 2003 г., г.Кострома, 2004 г.), региональных конференциях и совещаниях, а также на ежегодных научных конференциях ЮРГТУ (НПИ) (г.Новочеркасск, 1976-2004 гг.).

Разработки по данной теме экспонировались на ВДНХ СССР (г.Москва, 1988 г, серебряная медаль), Всесоюзной выставке научных достижений молодых ученых (г.Пермь, 1986 г.), Всесоюзной выставке "Научно-техническое творчество молодежи" (г.Ростов-на-Дону, 1987 г.), двух юбилейных выставках научных разработок НГТУ и ЮРГТУ (НПИ) в 1997 и 2002 гг.

Публикации. По результатам научных исследований опубликованы 94 работы, в том числе: 2 монографии (одна депонирована), 41 статья в академических и отраслевых журналах и изданиях, 35 тезисов докладов, получено 10 авторских свидетельств СССР и 3 патента РФ на изобретения, а также 3 свидетельства на полезную модель.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Основная часть диссертации изложена на 301 странице маши-k нописного текста, включая 113 рисунков и 15 таблиц. Список литературы насчитывает 300 наименований работ отечественных и зарубежных авторов. Приложения представлены на 63 страницах и содержат 5 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи, показана научная новизна и практическая ценность диссертации, перечислены основные результаты теоретических и экспериментальных исследований, приведены данные апробации работы.

В первой главе проведен анализ состояния и перспектив развития процессов и аппаратов гравитационной пневмоклассификации полидисперсных материалов. Отмечается, что гравитационная пневмоклассификация до настоящего времени не имеет единой общепризнанной теории. Несмотря на наличие различных теорий о сущности движения двухфазных потоков, механизм взвешивания и переноса твердых частиц до сих пор не объяснен. Пневмоклассификация в каскадных аппаратах является результатом протекания как детерминированных процессов, так и действия случайных факторов. В связи с этим, процессы фракционирования сыпучих материалов в гравитационных пневматических классификаторах целесообразно описывать стохастическими математическими моделями. Дальнейшее развитие подобных моделей послужит базой для разработки теоретических основ процесса фракционирования, которые будут способствовать созданию высокоэффективных пневмоклассифицирующих установок.

Приведен аналитический обзор основных конструкций аппаратов, применяемых для фракционирования полидисперсных смесей. Показано, что одними из наиболее перспективных на настоящее время являются гравитационные каскадные пневмоклассификаторы, позволяющие разделять материалы с размерами частиц от 0,1 до 5 мм. Дальнейшее совершенствование подобных аппаратов с целью повышения степени разделения должно идти по пути создания новых контактных элементов, так как именно они существенным образом определяют механизм протекания процесса. В литературных источниках отсутствуют данные исследований перспективного способа организации многокомпонентной каскадной пневмоклассификации в объеме одного аппарата.

На эффективность процесса разделения существенным образом влияют как технологические, так и конструктивные параметры аппарата. В научной литературе наиболее полно приводятся данные исследований аппаратов с пластинчатыми сплошными и перфорированными полками. Однако до сих пор отсутствует сравнение их эффективности работы с позиции анализа гидродинамических особенностей процессов взвешивания и переноса частиц в условиях каскадной пневмоклассификации. Систематических исследований пневмоклассификаторов с другими контактными элементами до сих пор не проводилось, что не позволяет наметить тенденцию в их развитии и выявить наиболее перспективную конструкцию.

Относительно полное представление физической картины разделения существует только для аппаратов со сплошными пластинчатыми полками, однако при этом не учитывается влияние на протекание процесса граничных (пристенных) эффектов. Исследование гидродинамических особенностей процесса в аппаратах с другими конструкциями контактных элементов не выявлено, что препятствует обобщению закономерностей распределения и переноса частиц в условиях каскадной пневмоклассификации.

На основании проведенного анализа литературных источников и в соответствии с поставленной целью сформулированы основные задачи настоящего исследования.

Во второй главе приведены схемы разработанных автором лабораторных установок, методика исследований, характеристика зернистых модельных материалов, указаны осредненные параметры изучаемого процесса, определяющие условия проведения исследований, а также количественные и качественные показатели, используемые в данной работе для оценки разделительной способности пневмоклассификаторов.

Для изучения сложного многофакторного процесса взвешивания, распределения и переноса частиц в условиях каскадной пневмоклассификации применялась серия модельных установок, отличающихся между собой габаритными размерами и функциональными возможностями. Эксперименты проводились на узких монофракциях кварцевого песка, подсыпочного материала камер обжиговых печей электродных заводов, нефтяного кокса, твер-л досплавного порошка "Рэлит", на искусственных бинарных и полидисперс-

ных смесях, а также на реальных промышленных материалах и засоренных семенах сельскохозяйственных растений.

При проведении исследований использовались широко известные ме-* тоды для изучения движения газопылевых потоков и дисперсного состава

твердой фазы: метод внешней фильтрации, метод измерения скорости газа трубкой Пито-Прандтля, метод отсечек, метод скоростной киносъемки, сиговый анализ. При обработке экспериментальных данных применялись методы математической статистики. Оценку анормальности результатов наблюдений и определение необходимого числа измерений производили согласно ГОСТ 11.002-73 "Правила оценки анормальности результатов наблюдений".

В качестве величин, определяющих условия проведения исследований, использовались осредненные, доступные для измерения параметры изучаемого процесса. Несущую способность воздушного потока характеризовали его ос-редненной скоростью движения Уп м/с; способность дисперсного материала переходить во взвешенное состояние - скоростью витания частиц его отдельных монофракций Ув, м/с; количество материала, прошедшего через поперечное сечение аппарата в единицу времени - его удельным расходом О, кг/(м2 с).

Учитывая техническую сложность и неточность непосредственных заме-^ ров флуктуирующих параметров внутри пневмоклассификатора, о результатах

изменения технологических и конструктивных характеристик процесса судили по отклику, т.е. по величине уноса У, кг/м3, и провала £7пр, кг/(м -с). Для качест-I венной характеристики процесса разделения бинарных смесей применялся кри-

терий Ханкока-Луйкена. При классификации полидисперсных смесей оценка эффективности процесса производилась с помощью точечного критерия Эдера-Майера, определяемого по кривым фракционного разделения.

Третья глава посвящена изучению гидродинамических особенностей взвешенного слоя частиц в условиях гравитационной пневмоклассификации в аппаратах традиционных конструкций.

С целью изучения гидродинамической обстановки в пневмоклассифи-каторах с пластинчатыми сплошными и перфорированными полками, а также и в пустотелом аппарате, была проведена скоростная киносъемка и видеосъемка процесса. Кроме этого, для выявления особенностей структуры пото-

ка газовзвеси получены эпюры распределения скорости газа и кривые распределения твердой фазы по высоте и поперечному сечению сепарационного канала. В результате анализа кино- и видеограмм движения потока газовзвеси, во всех исследуемых аппаратах в пристенной области сепарационного канала, противоположной месту ввода исходной смеси, обнаружено циклически повторяющееся образование зон с повышенной концентрацией частиц. Отмечено противоточное перемещение этих зон в режиме "противодюнного" течения относительно поднимающегося потока воздуха. Установлено также, что расход материала, скорость газа и наличие перфорации на поверхности полок отражаются на размерах движущихся накоплений и периодичности циклов их образования и распада.

I I I

а) б) в)

Рис. 1. Кадры видеограммы процесса пневмоклассификяции в аппарате со сплошной пластинчатой полкой:

материал - бинарная смесь фракций кварцевого песка (¿4*^0,25 мм, ¿,,=0,5 мм); расход материала - 16,2 кг/(м с); скорость воздуха - 3,58 м/с; частот видеосъемки - 25 кадр/с; воспроизведение - покадровое; интервал времени между кадрами -0,04 с; - ввод исходного материала", - ->■ движени'е воздушного потока; —»■ скопление частиц

Выявлены отличительные гидродинамические особенности изучаемого процесса в аппаратах с традиционно используемыми на практике сплошными и перфорированными пластинчатыми полками. Структура потока в аппаратах со сплошными полками характеризуется ярко выраженным цикличным процессом образования крупномасштабных скоплений частиц над разгрузочным пространством сепарационного канала (рис. 1). При высоких нагрузках по исходному материалу (более 16 кг/(м2-с)) масштаб пристенного "противодюнного" течения с повышенной концентрацией частиц становится настолько значительным, что перекрывает межкаскадный переток и становится причиной резкого распада названного течения, сопровождающегося поршневым выносом частиц, в том числе и крупных, из аппарата и, как следствие, существенным снижением эффективности процесса разделения. Структура однофазного потока при наличии сплошных полок характеризуется образованием над их поверхностями крупномасштабных вихрей и значительной неравно-

мерностью распределения скорости потока по объему аппарата. Также неравномерно распределена и дисперсная фаза, концентрация которой достигает своего максимального значения в надполочном пространстве.

Наличие перфорации на контактных элементах, в случае образования над перетоком значительного по размерам объема газовзвеси с повышенной концентрацией обрабатываемого материала, способствует перераспределению воздушного потока между разгрузочным пространством и отверстиями на поверхности полок, что препятствует образованию режима поршневого уноса частиц из аппарата (рис.2). Данное перераспределение несущей среда расширяет диапазон рабочих нагрузок по твердой фазе. Благодаря воздействию струек воздуха, проходящих через отверстия полок, снижается интенсивность и масштаб вихреобразований, что приводит к уменьшению размеров образующихся скоплений частиц. В результате этого также наблюдается более равномерное распределение частиц материала по объему сепарационного канала. В аппарате с перфорированными полками материал взаимодействует с потоком воздуха не только в районе разгрузочного пространства, как в случае установки сплошных полок, но и над их поверхностями, что приводит к увеличению поверхности контакта фаз. Указанные отличительные особенности механизма работы перфорированных полок объясняют повышенную эффективность процесса разделения в снабженных ими пневмоклассификаторах по сравнению с аппаратами со сплошными полками.

а) б) в)

Рис. 2. Кадры видеограммы процесса иневмоклассификации в аппарате с перфорированной пластинчатой полкой:

материал - бинарная смесь фракций кварцевого песка (<¿„=0,25 мм, £4к=0,5 мм); расход материала - 16,8 кг/(м2-с); скорость воздуха - 3,58 м/с; частота видеосъемки - 25 кадр/с; воспроизведение — покадровое; интервал времени между кадрами - 0,04 с; - - ■*• ввод исходного материала; - -»■ движение воздушного потока; —► скопление частиц

Результаты настоящих исследований создают предпосылки для формулирования основных требований, которые должны предъявляться к новым конструкциям контактных элементов каскадных пневмоклассификаторов. Так, не только качественно, но и количественно установлено, что подавление крупномасштабной турбулентности, выравнивание структуры воздушного потока, создание условий, препятствующих образованию пристенных "про-

тиводюнных" течений с нарастающей концентрацией частиц в полочном пространстве аппарата, посредством постоянного отвода материала от стенок сепарационного канала, поперечного воздействия несущей среды на дисперсную фазу, а также перфорирования поверхности контактных элементов, значительно повышает эффективность процесса разделения. Исходя из этого, сформулированы основные принципы конструирования контактных элементов, суть которых заключается в следующем:

1. Конструкция контактных элементов должна обеспечивать выравнивание эпюры скоростей несущей среды по поперечному сечению аппарата и создание условий для непрерывного отвода материала из пристенных зон в ядро потока. Учитывая, что в турбулентном двухфазном потоке осуществляются расслаивание частиц и их смешение, необходимо также, чтобы конструкция контактных элементов обеспечивала смешение частиц материала по вертикальной оси сепарационного канала, а расслаивание - на его периферии.

2. Конструкция контактных элементов должна подавлять крупномасштабную турбулентность и развивать мелкомасштабную, так как именно последняя повышает подвижность частиц материала относительно друг друга, что способствует лучшему протеканию процесса их расслоения и разделения. Это достигается путем изготовления контактных элементов из отдельных звеньев таким образом, чтобы рабочий объем аппарата был секционирован как в поперечном, так и продольном сечениях. Чем больше секций в единице объема сепарационного канала аппарата, тем меньше масштаб турбулентности и выше качество процесса разделения.

3. Конструкция контактных элементов должна обеспечивать большую поверхность контакта фаз, что достигается перфорированием. Это способствует также нормированию масштаба турбулентности и уменьшению гидравлического сопротивления, что, в конечном итоге, положительно сказывается на энергоемкости и эффективности пневмоклассификатора.

4. Конструкция контактных элементов должна обеспечивать условия для чередующихся поперечных и продольных воздействий несущей среды на дисперсную фазу с целью изменения направления движения газовзвеси для образования сил инерции, положительно влияющих на процесс разделения.

На базе этих принципов созданы и запатентованы новые конструкции контактных элементов, способствующие рациональной организации процесса фракционирования полидисперсных материалов: ступенчатые, двухпоточ-ные и трехпоточные (рис.3). В настоящей работе, наряду с исследованием разработанных контактных элементов, приводятся и анализируются экспериментальные данные, полученные автором при изучении процесса разделения в равновесном пневмоклассификаторе и аппаратах со сплошными и перфорированными пластинчатыми полками. Анализ полученных результатов при таком подходе к рассматриваемому процессу позволяет провести сравнительную оценку разделительной способности различных пневмоклассифи-каторов, выявить отличительные признаки механизма их работы и установить наиболее целесообразные области использования разработок в различных отраслях промышленности.

а)

б)

Рис.3. Схема расположения пластинчатых (а), ступенчатых (б), лвухпоточных (в) и трехпоточпых (г) контактных элементов в сепарационном канале пневмоклассификатора

В четвертой главе приводятся данные экспериментальной оценки влияния конструктивных инноваций на гидродинамическую обстановку в сепарационных каналах изучаемых каскадных пневмоклассификаторов.

С помощью кино- и видеосъемки установлен характер распределения газовзвеси в аппаратах с изучаемыми контактными элементами и выявлены их отличительные особенности.

Конструкция ступенчатых полок генерирует образование устойчивых мелкомасштабных вихрей над их наклонными участками и способствует поперечному движению газовзвеси через перфорацию вертикальных участков.

Двухпоточные контактные элементы, благодаря постоянному отводу обрабатываемого материала от двух противоположных стенок аппарата в центр восходящего потока воздуха, перераспределяют газовзвесь между боковыми разгрузочными щелями. Это приводит к зигзагообразному движению восходящего потока газовзвеси вдоль боковых стенок и усилению положительного воздействия на процесс разделения инерционных сил. Кроме этого, наличие мелкомасштабных и разнонаправленных вихрей над поверхностями двускатных и пластинчатых полок препятствует образованию зон с повышенной концентрацией частиц в полочном пространстве сепарационного канала.

Конструктивные особенности трехпоточных контактных элементов позволяют распределять газовзвесь не только по высоте и длине сепарационного канала, но и по его ширине с приданием ей зигзагообразного восходящего движения в двух направлениях. Наличие в каждом горизонтальном сечении данных элементов одной двускатной и двух пластинчатых полок вызывает возникновение четырех мелкомасштабных вихрей, имеющих различное направление вращения и смещенных по ширине аппарата, которые позволяют полнее рассредоточить материала по объему сепарационного канала.

На рис.4 представлены отдельные кадры видеограммы движения потока газовзвеси в аппарате с трехпоточными контактными элементами. Сложный и быстроизменяющийся характер течения двухфазного потока объясняется наличием только в одном горизонтальном сечении трех разгрузочных щелей: центральной и двух боковых. Причем, по высоте аппарата эти щели смещены относительно друг друга в продольном направлении на половину ширины сепарационного канала. Аналогично смещены и чередуются составные части контактных элементов, т.е. под двускатной полкой верхнего элемента расположены плоские полки нижнего, а под последними - двускатная полка следующего элемента и т.д.

Для удобства объяснения механизма функционирования данного контактного устройства назовем вертикальные сечения сепарационного канала -ближним и дальним. В ближнем сечении верхний (первый) контактный элемент представлен в виде двух плоских полок, нижерасположенный (второй) - в виде двускатной полки и т.д. В дальнем сечении первый элемент представляет собой двускатную полку, второй - две плоские, третий - вновь двускатную полку.

а) б) в)

Рис.4. Кадры видеограммы процесса пневмоклассифнкацин в аппарате с трехпоточными контактными элементами:

материал - бинарная смесь фракций кварцевого песка 25 мм, ¿»=0,5 мм); расход материала - 18,4 кг/(м -с); скорость воздуха - 3,2 м/с; частота видеосъемки- 25 кадр/с;-->• ввод исходного материала;—»- движение основного потока воздуха; —► движение материала

Исходный материал подается сверху на первый контактный элемент и распределяется по поверхностям двускатной и пластинчатых полок. Перемещаясь по плоским полкам (в ближнем сечении), материал отводится от стенок сепарационного канала в центральную щель (рис.4а), тогда как, двигаясь по двускатной полке (в дальнем сечении), он распределяется к стенкам. При создании большой концентрации дисперсной фазы в центральной щели, основной поток воздуха перераспределяется и поднимается в верхнюю часть

аппарата через боковые щели дальнего сечения, насыщаясь мелкими частицами. Часть материала, сосредоточенного в районе центральной разгрузочной щели, состоящая, в основном, из крупных частиц, проваливается на двускатную полку нижележащего контактного элемента. Другая часть, содержащая больше мелких частиц, устремившимся в эту щель воздушным потоком уносится из аппарата. При этом некоторое количество материала участвует в вихреобразном движении над поверхностью пластинчатых наклонных полок, прижимаясь к стенкам сепарационного канала. Описанный процесс накопления материала в центральной щели и его разгрузки периодически повторяется примерно через каждые 0,6-0,7 секунды.

При движении провалившегося материала по поверхности двускатной полки второго контактного элемента он попеременно накапливается в одной из боковых разгрузочной щелей, вызывая соответствующее перераспределение газовзвеси. Так, в определенный момент времени, накопившийся материал в левой боковой щели перекроет ее проходное сечение (рис.4б), что приведет к интенсивному восходящему движению основного потока несущей среды через правую боковую разгрузочную щель ближнего и центральную щель дальнего сечений. Соответственно, если материал перекрывает правую боковую щель (рис.4в), то газовзвесь, в основном, движется вверх через левую (ближнее сечение) и центральную (дальнее сечение) разгрузочные щели. Данное перераспределение потоков материала и газовзвеси имеет тенденцию также периодически повторяться.

Движение дисперсной среды и газовзвеси в дальнем сечении практически имеет такой же характер. Механизм работы нижележащих контактных элементов аналогичен описанному выше, однако выявленные перераспределения наблюдаются через большие промежутки времени из-за меньшей концентрации частиц в потоке (в среднем через 0,85-1,15 секунды). Следует отметить, что в аппаратах с двух- и трехпоточными контактными элементами наблюдается некоторое подобие механизмов их работы. Однако основным отличием гидродинамической обстановки в сепарационной камере пневмо-классификатора с трехпоточными элементами является, помимо большего числа мелкомасштабных вихреобразований, ярко выраженное зигзагообразное восходящее движение газовзвеси, блаюдаря перераспределению материала между боковыми и центральными щелями, смещенных по ширине аппарата, указанных ближнего и дальнего сечений.

Результаты измерений, выполненные с помощью трубки Пито-Прандтля, позволили выявить структуру воздушного потока в пневмоклас-сификаторах с новыми конструкциями контактных элементов. Особенности конструкции каждого типа контактных элементов существенно влияют на распределение потока по объему сепарационного канала. Использование ступенчатого контактного элемента обеспечивает наиболее равномерное распределение скорости воздуха в верхней части аппарата по сравнению с пластинчатыми полками. Для этой конструкции характерно образование вихрей незначительных размеров лишь над поверхностью наклонного участка, примыкающего к стенке шахты.

Двухпоточный контактный элемент генерирует мелкомасштабные вих-реобразования, которые по мере удаления от его поверхности исчезают, уступая место относительной стабилизации потока. Изменение средней скорости газа в исследуемых пределах практически не оказывает влияния на характер распределения локальной скорости по сечению аппарата.

Наличие множества мелкомасштабных вихреобразований в аппарате с трехпоточными контактными элементами, которые обусловлены их конструктивными особенностями, взаимовлияние их друг на друга, взаимодействие вращающихся потоков со струйками воздуха, идущими через перфорацию полок, объясняют сложный и своеобразный характер полученных эпюр. Установлено, что доминирующее влияние на структуру потока оказывает двускатная полка. Перфорация контактного элемента способствует снижению интенсивности вихреобразований и незначительной стабилизации потока в отдельных сечениях верхней части аппарата.

Анализ кривых распределения частиц по объему исследуемых аппаратов свидетельствует о наличии максимума их концентрации в месте ввода исходной смеси в сепарационный канал. Применение контактных элементов различного типа оказывает влияние на протяженность зоны высоких концентраций материала по высоте аппарата. Наиболее равномерное распределение твердой фазы достигается в аппарате со ступенчатыми полками, что позволяет прогнозировать высокую эффективность протекающего в нем процесса разделения.

Сопоставление абсолютных значений концентрации мелкого и крупного компонентов соответственно в верхней и нижней частях аппарата позволяет сделать выводы о целесообразной области использования разработанных контактных элементов и их разделительной способности. Так, ступенчатые полки обеспечивают чистоту верхнего продукта при лучшей разделительной способности, тогда как двух- и трехпоточные контактные элементы гарантируют качество нижнего продукта, несколько уступая ступенчатым по разделительной способности, но превосходя по этому показателю пластинчатые полки и пустотелый аппарат.

В пятой главе представлен анализ экспериментальных данных, позволяющих оценить влияние основных технологических и конструктивных параметров разработанных каскадных пневмоклассификаторов на эффективность процесса разделения.

Результаты экспериментов по разделению бинарных и полидисперсных смесей показали, что для каждого из исследуемых аппаратов существуют определенные диапазоны скорости газа и расхода материала, при которых значение критерия Ханкока-Луйкена достигает своего максимального значения (рис.5). Например, по границе разделения кварцевого песка 0,35 мм: для аппаратов со ступенчатыми полками 0=10,5-10,8 кг/(м2 с) и Уг=3,2 м/с; с трехпоточными элементами 0=8,6-8,9 кг/(м2 с) и Кг=3,2 м/с; с пластинчатыми полками 0=6,2-6,5 кг/(м2-с) и К,=3,58 м/с; с двухпоточными элементами 0=1,1-1,3 кг/(м2-с) и К, =2,46 м/с. Следует отметить, что аппараты с двухпоточными контактными элементами обеспечивают сравнительно высокую эффективность разделения при меньших расходах материала и воздуха.

Е, %

40

60

20

80

0

0

6

12

18

24 О, кг/(м2-с)

Рис. 5. Влияние расхода материала на критерий Ханкока-Луйкена для аппаратов:

1- пустотелого (И,=3,58 м/с), 2-е пластинчатыми (К,=3,58 м/с), 3 - ступенчатыми (К=3,2 м/с), 4 - двухпоточными (Кг=2,46 м/с) и 5 - трехпоточпыми (Уг=3,2 м/с) контактными элементами

Анализ кривых фракционного разделения, полученных при классификации полидисперсных материалов показывает, что оптимальные скорости воздуха находятся в тех же пределах, как и в случае разделения бинарных смесей. Так, наибольшее значение критерия Эдера-Майера %=80,9 % отмечается в аппарате со ступенчатыми полками при скорости газа 3,22 м/с. Эта же скорость является оптимальной и для аппарата с трехпоточными контактными элементами, обеспечивая эффективность равную 70 %. В аппаратах пустотелом и с пластинчатыми полками при скорости газа Кг=3,58 м/с критерий Эдера-Майера составлял соответственно 59,2 и 64,8 %. Высокая эффективность процесса разделения, равная 77 %, достигается в аппарате с двухпоточными контактными элементами при скорости газа 2,46 м/с. Граница разделения при выявленной оптимальной скорости газа и максимальной эффективности процесса практически одинакова для аппаратов со ступенчатыми, двух и трехпоточными контактными элементами и составляет </ф=305 мкм. Несколько больший граничный размер частиц 4^=325 мкм отмечается в пустотелом аппарате и в аппарате с пластинчатыми полками <^=395 мкм.

Проведенные экспериментальные исследования позволили установить значения конструктивных параметров аппарата и контактных элементов, обеспечивающих высокий показатель эффективности. Доказано, что исходный материал для достижения высокой эффективности процесса необходимо вводить в сепарационный канал под углом 45°. Оптимальные величины конструктивных параметров контактных элементов составляют: "живое сечение" - 15 %; относительная ширина разгрузочной щели - 0,5; угол наклона пластинчатых полок -45°, ступенчатых - 35°; пластинчатые и ступенчатые полки следует устанавливать непосредственно под патрубком питателя, тогда как двух- и трехпоточные контактные элементы необходимо располагать таким образом, чтобы струя исходного материала из патрубка попадала на вершину двускатной полки; опти-

мальное расстояние между контактными элементами независимо от их конструкции равняется длине большей стороны сепарационного канала; целесообразное количество контактных элементов 3-4 шт.

В последнем разделе данной главы приводятся и анализируются результаты исследования процесса многокомпонентной пневмоклассификации в объеме одного аппарата (а.с.№1304916). Экспериментально установлены значения основных технологических и конструктивных параметров классификаторов, позволяющих проводить процесс фракционного разделения засоренных гранулированных термопластов, нефтяного кокса, полидисперсной смеси кварцевого песка и семян подсолнечника с высокой эффективностью.

Рис. 6. Зависимость критерия Эдера-Майера от скорости газа: 1,2,3 - соответственно первая, вторая и третья камеры; расход материала в первой камере - 5,46 кг/(м2-с)

На рис.6 изображена зависимость критерия Эдера-Майера, полученного при обработке кривых разделения нефтяного кокса, от скорости газа в каждой камере аппарата. Представленные графики свидетельствуют о достаточно высокой разделительной способности данного пневмоклассификатора. Величина критерия Эдера-Майера достигает 76 % в первой камере, 67 % - во второй и 4В % - в третьей. При этом размеры граничного зерна составляют: в первой камере -1,95 мм, во второй - 0,73 мм, в третьей - 0,3 мм.

В шестой главе предлагаются методы определения основных технологических параметров каскадных пневмоклассификаторов: уноса, провала, рабочей скорости воздушного потока, гидравлического сопротивления, граничной крупности частиц и эффективности разделения, а также метод прогнозирования результатов процесса фракционирования.

Обобщение результатов экспериментов, проведенных с монофракциями различных материалов в каскадных пневмоклассификаторах, позволило получить системы уравнений для расчета величин уноса и провала в зависимости от расхода материала и параметра VJVr, характеризующего дисперсность частиц материала и взвешивающую способность воздушного потока:

20

5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 Гг1, м/с

5,2 5,7 6,2 6,7 7,2 Уг1, м/с

4,1 4,4 4,7 5,0 5,3 Уг% м/с

Г =

В(У,1УТ) + С при в^^СйЮ; 0(Ув/Уг)'1Ск(К'к)+т в >20

(О

С™ = 1 при л „ .

(2)

где Окр = /Кг) " - расход материала, соответствующий предельно допустимой концентрации частиц в уносе до наступления стесненных условий, т.е. началу стабилизации уноса. Определены численные значения коэффициентов, входящие в эти уравнения и зависящие от типа контактных элементов. Полученные уравнения справедливы при 0=0-32 кг/(м2-с); 0,4-0,9.

а) б)

Рис.7. Зависимость уноса от расхода монофракции кварцевого песка (¿,=0,25 мм) при скоростях газа 2,92 м/с (а) и 3,87 м/с (б) в различных аппаратах:

I - пустотелом; 2 - со ступенчатыми, 3-е пластинчатыми, 4-е двухпоточными;

5-е грехпоточными контактными элементами

Установлено, что характер влияния удельной производительности на величины уноса и провала не зависит от вида контактных элементов. На рис.7 представлена графическая зависимость К=Д(7), которая выражается кривыми, состоящими из трех участков, каждому из которых соответствует определенный режим работы аппарата. При незначительных расходах материала поток, обладая некоторой транспортирующей способностью, взвешивает и переносит определенное количество частиц данной крупности (участок "а-Ь"). При пре-

вышении концентрации частиц в газе выше допустимого предела они выпадают в нижнюю часть аппарата, и дальнейшее повышение расхода материала способствует все большему увеличению провала и уменьшению или некоторой стабилизации уноса (участок "Ь-с"). Однако транспортирующая способность газа в значительной степени зависит от структуры двухфазного потока. При создании стесненных условий из-за высокой концентрации частиц в аппарате расстояние между ними резко уменьшается, что приводит к заметному сужению проходного сечения и, как следствие, увеличению локальной скорости воздуха. Все это способствует повышению взвешивающей способности потока и росту концентрации частиц в уносе (участок "с-сГ).

При незначительных расходах материала конструкция контактных элементов не влияет на величину концентрации частиц в уносе, которая растет с повышением нагрузки по твердой фазе. При превышении определенного расхода материала, соответствующего данной скорости газа, величина уноса существенно обусловливается конструкцией контактных элементов. Наиболее высокая концентрация частиц в уносе при любой скорости газа наблюдается в аппарате с трехпоточным контактным элементом, а наименьшая - пустотелом. Так, при скорости газа 3,58 м/с и расходе материала 12 кг/(м2-с) унос из аппаратов с трехпоточными элементами равен 3,28 кг/м3, с двухпоточными - 2,88 кг/м3, с пластинчатыми - 2,42 кг/м3, со ступенчатыми - 1,86 кг/м3, пустотелого - 1,25 кг/м3.

С увеличением скорости газа изменение концентрации частиц в уносе из пустотелого аппарата наиболее существенное и превышает подобную величину для других аппаратов. При изменении расхода материала от 8 до 32 кг/(м2 с) и скорости газа от 2,92 до 3,87 м/с концентрация частиц в уносе для пустотелого аппарата увеличилась в 6 раз, тогда как для аппаратов со ступенчатыми, с пластинчатыми, с трех- и двухпоточными элементами соответственно - в 3,8; 3,4; 2,6 и 2 раза. Наибольший прирост уносимого материала с изменением его расхода и скорости газа наблюдается в аппаратах с трехпоточными контактными элементами. Так, при изменении расхода материала и скорости газа в указанных выше пределах концентрация частиц в уносе из аппарата с трехпоточным элементом увеличилась на 4 кг/м3, а из аппаратов с пластинчатыми, ступенчатыми, двухпоточными элементами и пустотелого - на 3,5; 2,8; 2,2 и 2,5 кг/м3 соответственно.

Выявлено, что диапазон изменения нагрузки по твердой фазе, при котором концентрация частиц в уносе остается практически постоянной, существенно зависит от вида контактных элементов. Наименее узкий диапазон характерен для аппаратов с двух- и трехпоточными контактными элементами, более широкий - для пустотелого аппарата и аппарата со ступенчатой полкой. Аппарат с пластинчатой полкой занимает промежуточное положение. Следовательно, часто встречающееся в производственных условиях определенное изменение нагрузки при подаче исходного материала менее всего отрицательно скажется на результатах пневмоклассификации в аппаратах со ступенчатыми полками. С увеличением скорости газа в аппаратах с двух- и трехпоточными контактными элементами наблюдается наиболее значитель-

ное уменьшение данного диапазона, что свидетельствует о целесообразности проведения процесса пневмоклассификации в них при меньших расходах воздуха, чем в остальных. Кроме этого, определение величины расхода материала, соответствующей постоянному значению концентрации частиц в уносе, позволяет установить область оптимальных нагрузок по твердой фазе и, в конечном итоге, рассчитать габаритные размеры аппарата.

Установлен диапазон изменения рабочих величин скорости воздуха в каскадных пневмоклассификаторах, который ограничен двумя критическими значениями скорости потока К|1р<1/г<КЧ). С одной стороны, значением скорости полного выноса требуемой фракции Кпр, при которой концентрация частиц в уносе достигает своей предельной величины, а с другой - значением критической скорости газа Укр, при которой концентрация крупных частиц в уносе нарастает быстрее, чем мелких. Получены уравнения для расчета У„ри Кр для всех исследуемых аппаратов. Например, для пневмоклассификатора с трехпоточными контактными элементами данные уравнения имеют вид

V - 4 Аг~°'22 ■ V

Кпр=2,46СоаАг~°'и-Ув при 150 <Аг< 2500 ; (3)

Кпр =3,65 С°-2Аг^6.Уа 2500< ^27000

Ущ>=19 (СО0'5. (4)

Разработан метод определения гидравлического сопротивления исследуемых аппаратов, являющегося важной характеристикой энергоемкости рассматриваемого процесса, расчет которого необходим как при проектировании пневмоклассификаторов, так и при их эксплуатации в условиях различных производств. На основании опытных данных получено уравнение для расчета гидравлического сопротивления каскадных пневмоклассификаторов и определены численные значения коэффициентов А, т, В и п для каждого типа предложенных контактных элементов

2

д (5)

где (риг— соответственно доля "живого" сечения контактных элементов и их количество; р - массовая концентрация частиц в потоке, кг/кг.

Показано, что аппараты с двухпоточными элементами имеют большее гидравлическое сопротивление, чем аппараты с трехпоточными, но меньшее- по сравнению с аппаратами, снабженными ступенчатыми полками. Пневмоклассификаторы с пластинчатыми полками обладают наибольшим гидравлическим сопротивлением.

В данной главе решается также задача аналитического описания кривых разделения полидисперсной смеси сыпучего материала с целью расчета соответствующих параметров процесса: граничной крупности и эффективности.

Анализ экспериментальных данных подтвердил, что зависимости показателей фракционного извлечения соответственно в крупный и мелкий продукты разных классов крупности могут бьггь аппроксимированы уравнениями

Фк(х)=Ф0 + (Фт-Ф0)С(х), (6)

Фм(х)=\00-[Ф0+(Фт-Ф0УС(х)].

(7)

Здесь х - средний размер частиц материала, т.е. х0<х < хт, где хо и хт - соответственно наименьший и наибольший размеры частиц материала;

С(х)=1-е~к^х~х°^' /1-е~к^Хт~Хо^У - интегральная функция распределения частиц материала по массе, т.е. суммарная характеристика дисперсности, выражающая в долях единицы отношение массы всех частиц, диаметр которых меньше х, к общей массе частиц исходного материала.

Параметры к и у этого уравнения рассчитываются методом итерации Ньютона по двум экспериментальным значениям Ф„(х,) или Фк(г,) в произвольных, но наиболее характерных точках х, диапазона крупности и двум граничным значениям Ф„(х0), Фм(хи) или Фк(*о), Фк(*«)-

Работу любого пневмоклассификатора можно оценить двумя важнейшими характеристиками, вытекающими из кривой разделения: границей разделения дсф и эффективностью процесса. Учитывая, что под границей разделения понимается размер узкого класса крупности, который делится пополам между двумя продуктами, можно записать Ф„(х) = Фк(х) = 50 %. Подставляя в это равенство правые части уравнений (6), (7) и решая полученное выражение

ЮО-[Ф0 + (Фт -Ф0)-С(х)]=Ф0+(Ф(Я -Фо) С(х) (8)

*ф=*о +

1п{к -ф0)/[к -50)+(50-Ф0)е~к(Хт~х°^ Ц

(9)

Учитывая, что средний размер х продуктов разделения изменяется в диапазоне от х0 до хт, для эффективности выделения мелкого продукта справедлива зависимость

£р(м) —

*

1 е-«*-*?

Фщ-ФЬ *о

х-х0

(10)

где £р(м)-расчетная эффективность, определенная по кривой разделения (7).

Исследуя функцию Е^и)=Е^и){х) на экстремум, найдем хр, при котором Ет=Е^М, т.е. оптимальна

хо ~х0 +

(И)

Оптимальное значение расчетной эффективности для мелкого продукта

ХР

фт-ф0 * *о

1 --"о)1. хр ~х0

сЬс

хт хр

(12)

Таким образом, полученные уравнения позволяют определить эффективность процесса для произвольной граничной крупности, а также оптимально достижимую эффективность работы воздушного каскадного противо-точного классификатора и, кроме этого, дают возможность однозначно сопоставлять между собой результаты разделения сыпучих материалов как в одном, так и в различных аппаратах.

Завершающий раздел шестой главы посвящен разработке метода прогнозирования результатов процесса фракционирования сыпучих материалов с учетом объемной концентрации частиц в потоке. Суть этого метода заключается в обосновании оптимальной границы разделения, обеспечивающей максимальный выход целевого продукта с учетом технологических требований по его качеству. Математической моделью для решения поставленной задачи является система уравнений, учитывающая условие, обеспечивающее максимальный выход продукта, и ограничения по содержанию загрязняющих и полезных фракций в продукте:

п

1=1

т т п

5л?ф=(13)

1=1 /=1 1=1

1=а 1~а (=1

где / и т- начальный и конечный номер загрязняющих фракций в продукте;

- содержание /-ой загрязняющей фракции в продукте; М - максимальное содержание загрязняющих фракций в продукте; аиЬ начальный и конечный номер полезных фракций в продукте; г"™- содержание /-ой полез-

ной фракции в продукте; I - минимальное содержание полезной фракции в продукте; Фк1~ показатель фракционного извлечения /-ой фракции из исходной смеси в продукт; г, - содержание /-ой фракции в исходной смеси.

Показатель фракционного извлечения достаточно хорошо аппроксимируется функцией Плитта

где х, - средний размер /-го класса; Р - показатель эффективности, характеризующий крутизну кривой фракционного разделения Ф«(х).

Параметрами оптимизации при решении данной задачи являются граница разделения хф, а также показатель Р или критерий Эдера-Майера между которыми существует соотношение х=(1/9),/;'. При этом параметры, характеризующие эффективность процесса разделения, зависят как от конструктивных особенностей контактных элементов каскадных пневмоклассифи-каторов, так и объемной концентрации частиц ц. Получены экспериментальные значения зависимостей ХгЛ1) и Р^Лц), которые аппроксимируются уравнениями вида х=с]ц2+с2ц+с3 и Р=с4ц2+с^+с6. Так, для пневмокласси-фикатора с трехпоточными контактными элементами показатель фракционного извлечения можно рассчитать по следующему уравнению

Поставленная задача решается путем определения оптимального значения границы разделения при котором справедливы условия (13). Данное решение находится с помощью программы Mathcad 2000 Professional и пакета "Simplex" при различных значениях Р или % в зависимости от объемной концентрации ц.

Предлагаемая математическая модель апробирована для прогнозирования результатов процесса разделения подсыпочных материалов (шихты) камер обжиговых печей Вяземского завода графитовых изделий (ВЗГИ) с целью выдачи рекомендаций по выбору оптимальной конструкции контактных элементов. Сравнение полученных параметров процесса разделения при решении данной задачи с опытными значениями показало достаточно хорошую их сходимость. Среднее относительное отклонение величин составляет не более 6 %.

В седьмой главе приведены разработанная методика и примеры расчета основных параметров каскадных пневмоклассификаторов с новыми конструкциями контактных элементов, а также данные промышленных испытаний и результаты их внедрения для решения различных технологических задач.

Ф =1-*

1

(15)

Исходными данными методики расчета каскадных пнсвмоклассифика-торов являются следующие: производительность по обрабатываемому материалу, его гранулометрический состав, граничный размер частиц, плотности материала и взвешивающей среды, требуемое содержание полезных классов в готовом продукте, его выход и допускаемое загрязнение. В результате расчета определяются основные технологические и конструктивные параметры: рабочая скорость воздушного потока, площадь поперечного сечения сепарацион-ного канала, размеры его сторон, высота аппарата, гидравлическое сопротивление и показатель фракционного извлечения требуемого класса частиц.

На основе разработанной в диссертационной работе методики определения основных параметров каскадных пневмоклассификаторов были созданы их новые конструкции, защищенные авторскими свидетельствами и патентами Российской Федерации, для условий различных производств. Промышленная эксплуатация пневмоклассифицирующих установок способствовала повышению качества выпускаемой продукции, сокращению потерь ценного сырья и уменьшению пылевыделений в производственные помещения. Данные пневмоклассификаторы выгодно отличаются от известных и широко применяемых аппаратов отсутствием ситовых вибрирующих поверхностей, движущихся частей, новизной и оригинальностью контактных элементов, что делает их эффективными и надежными в работе.

Для обеспыливания подсыпочных материалов камер обжиговых печей электродных заводов разработан пневмоклассификатор ПК-10 производительностью 10 т/ч, рекомендованный производственным объединением "Союзуглерод" к внедрению на всех предприятиях отрасли. В настоящее время данная разработка и ее модификации используются на Новочеркасском и Днепровском (г.Запорожье, Украина) электродных заводах, на Вяземском заводе графитовых изделий и Новочеркасском заводе строительных материалов.

Для обеспыливания твердосплавного порошка "Рэлит", применяемого для наплавки режущих поверхностей буровых инструментов и рабочих органов дорожных машин, разработана установка производительностью 800 кг/ч, внедрение которой осуществлено на Торезском заводе наплавочных твердых сплавов (г.Торез, Украина).

По заказу Государственного института по проектированию предприятий по производству изделий из пластмасс и химтары ("Госпластпроект", г.Ростов-на-Дону) разработана установка УОПМ, реализующая сухой способ очистки гранулированных термопластов, засоренных инородными включениями. В составе этой установки используется созданный многокомпонентный пневмоклассификатор ПКМ-0,1 производительностью 100 кг/ч, в котором происходит разделение исходного материала на три фракции. Техническая документация установки передана институту "Госпластпроект", который использовал ее при проектировании линий очистки гранулированных термопластов, внедренных на Азовском тарном заводе (г.Азов), Каменском ПО "Химволокно" (г.Каменск), Херсонском заводе "Дельта" (г.Херсон, Украина), Харьковском заводе "Харпластмасс" (г.Харьков, Украина), ОАО "Арамиль-

ский завод пластических масс" (гЛрамиль), Новомосковском ОАО "Поли-мерконтейнер" (г.Новомосковск).

Создан ряд пневмоклассифицирующих установок для очистки семян различных сельскохозяйственных культур от трудноотделимых примесей производительностью 100 кг/ч (три модификации), 500 кг/ч и 3 т/ч, а также прибор для экспресс-анализа чистоты семян ПОС-1. Данные разработки в настоящее время используются на 32 предприятиях сельскохозяйственной отрасли: в семеноводческих и фермерских хозяйствах, селекционных станциях и агрофирмах. Они применяются для очистки и сортировки семян масличных, овощных, зерновых культур, цветов и трав, а также для извлечения круп из отходов при работе рушильных машин.

В приложениях приведены видеограммы процесса в аппаратах с пластинчатыми, ступенчатыми, двух- и трехлоточными контактными элементами; представлены акты испытаний и внедрения разработанных пневмоклассификаторов в различные отрасли промышленности и сельское хозяйство, а также расчеты экономической эффективности.

Основные результаты и выводы

Проведенные комплексные исследования, накопленные новые экспериментальные данные, результаты испытаний и внедрений созданных пневмоклассификаторов в различные отрасли промышленности и сельское хозяйство позволили осуществить теоретические обобщения, разработать новые технические решения, направленные на совершенствование оборудования для фракционирования сыпучих материалов, и сделать следующие выводы:

1. Впервые в сепарационных каналах гравитационных пнемоклассифика-торов (пустотелом, со сплошными и перфорированными пластинчатыми полками) экспериментально выявлен и объяснен гидродинамический эффект, выражающийся в циклически возникающем пристенном потоке газовзвеси с повышенной концентрацией частиц, движущемся в режиме "противодюнно-го" течения. Периодический распад данного потока в местах межкаскадных перетоков полочных пневмоклассификаторов сопровождается поршневым выносом частиц различной дисперсности и, как следствие, является причиной снижения четкости разделения.

2. Сформулированы научно обоснованные принципы конструирования полочных гравитационных пневмоклассификаторов, основная суть которых заключается в подавлении крупномасштабной и развитии мелкомасштабной турбулентности, выравнивании эпюры скоростей несущей среды в поперечном сечении классификатора, обеспечении гидродинамических условий противодействующих формированию нисходящих пристенных потоков газовзвеси с повышенной концентрацией частиц. Одним из основных технических приемов, прошедших промышленную апробацию, является продольное и поперечное секционирование сепарационного канала контактными элементами.

3. Установлено, что наличие перфорации на контактных элементах пнев-моклассификаторов исключает образование режима поршневого выноса частиц, благодаря перераспределению газовзвеси между межкаскадными перетоками и отверстиями на поверхности полок, способствует снижению масштаба и интенсивности вихрей, более равномерному распределению скоростей при движении воздушного потока, что повышает эффективность процесса разделения сыпучих полидисперсных материалов на 20-25 %.

4. На основе сформулированных принципов совершенствования каскадных пневмоклассификаторов предложены базовые конструкции перфорированных контактных элементов, новизна которых подтверждена авторскими свидетельствами и патентами, характеризующиеся повышенной эффективностью, высокой селективностью по одному из продуктов разделения и меньшим гидравлическим сопротивлением по сравнению с традиционно используемыми в промышленности пластинчатыми полками. Выявлены особенности гидродинамической обстановки, структуры однофазного потока и характера распределения твердой фазы в аппаратах с предлагаемыми разработками, учет которых необходим для создания рациональной организации процесса фракционирования сыпучих материалов.

5. Установлено, что для каждого вида контактных элементов существует определенная область оптимальных значений нагрузки по твердой фазе и скорости газа. Например, по границе разделения 0,35 мм полидисперсной смеси кварцевого песка: для аппаратов со ступенчатыми полками 0=10,5-10,8 кг/(м^с) и Кг=3,2 м/с; с трехпоточными элементами 0=8,6-8,9 кг/(м2-с) и Уг=3,2 м/с; с пластинчатыми полками 0=6,2-6,5 кг/(м2-с) и Кг=3,58 м/с; с двухпоточными элементами 0=1,1-1,3 кг/(м2-с) и Кг=2,46 м/с. Следует отметить, что аппараты с двухпоточными контактными элементами обеспечивают сравнительно высокую эффективность разделения (77 %) при меньших расходах материала и воздуха.

'6. Выявлены основные конструктивные параметры каскадных пневмоклассификаторов, обеспечивающие высокие показатели эффективности процесса, которые составляют: угол ввода исходного материала в аппарат 45°; "живое сечение" контактных элементов 15 %; относительная ширина разгрузочных межкаскадных перетоков 0,5; угол наклона пластинчатых полок 45°, ступенчатых 35°; месторасположение верхних пластинчатой и ступенчатой полок - непосредственно под патрубком питателя, двух- и трехпоточных контактных элементов - из расчета обеспечения попадания струи вводимого материала на вершину двускатной полки; расстояние между контактными элементами независимо от их конструкции равняется длине большей стороны сепарационного канала; целесообразное количество контактных элементов 3-4 шт.

7. Впервые исследован процесс многокомпонентной пневмоклассифика-ции в объеме одного аппарата с каскадом контактных элементов и экспериментально установлены значения основных технологических и конструктивных параметров, позволяющих проводить процесс разделения засоренных

гранулированных термопластов, нефтяного кокса и семян подсолнечника на три фракции с высокой эффективностью.

8. Установлено, что характер влияния удельной производительности на величины уноса и провала не зависит от вида контактных элементов. В зависимости от величины уноса аппараты располагаются в следующей последовательности: с трехпоточными, двухпоточными, пластинчатыми, ступенчатыми контактными элементами и пустотелый. Получены уравнения для расчета величин уноса и провала в исследуемых аппаратах в зависимости от удельного расхода материала и параметра Ув/Уп характеризующего дисперсность частиц материала и взвешивающую способность воздушного потока.

9. Предложен метод расчета рабочего значения скорости воздуха в свободном сечения пневмоклассификатора, учитывающий возможность эффективной пневмоклассификации при скоростях газа, не превышающих величины, при которой концентрация крупных частиц в уносе нарастает быстрее, чем мелких.

10. Разработан метод определения гидравлического сопротивления каскадных пневмоклассификаторов с учетом типа контактных элементов, их "живого" сечения, количества, а также расхода и дисперсности исходного материала. Показано, что аппараты с двухпоточными элементами имеют большее гидравлическое сопротивление, чем аппараты с трехпоточными, но меньшее - по сравнению с аппаратами, снабженными ступенчатыми полками. Пневмоклассификаторы с пластинчатыми полками обладают наибольшим гидравлическим сопротивлением.

11. На основе аналитического описания кривых фракционного разделения с учетом суммарной характеристики дисперсности материала получены уравнения для расчета эффективности процесса при требуемой граничной крупности частиц, а также оптимально достижимой эффективности работы каскадного пневмоклассификатора, что дает возможность выявить наиболее перспективную конструкцию аппарата для заданных технологических условий.

12. Разработан метод прогнозирования результатов процесса фракционирования сыпучих материалов в зависимости от изменения концен фации частиц в сепарационном канале пневмоклассификатора, обеспечивающий максимальный выход целевого продукта с учетом предъявляемых технологических требований к его качеству.

13. Результаты проведенных исследований положены в основу разработанной методики расчета технологических и конструктивных параметров каскадных пневмоклассификаторов с новыми контактными элементами, что позволило спроектировать и осуществить внедрение 46 установок в различные отрасли промышленности и сельское хозяйство с фактическим экономическим эффектом свыше 300 тысяч рублей в год (в ценах 1978-1989 гг.). Промышленная эксплуатация пневмоклассифицирующих установок позволила повысить качество выпускаемой продукции, сократить потери сырья, снизить затраты на ремонт оборудования и улучшить условия труда за счет снижения пылевых выбросов в производственные помещения.

Разработанные лабораторные установки для исследования структуры одно- и двухфазного потоков, изучения процесса многокомпонентной пневмо-классификации, определения скорости витания твердых частиц применяются аспирантами и соискателями кафедры ТНВ ЮРГТУ (НПИ) при проведении научных исследований и студентами в ходе выполнения учебно-исследовательской работы и лабораторного практикума. Теоретическое обоснование гидродинамической особенности процесса гравитационного фракционирования используется в курсе лекций по "Процессам и аппаратам химической технологии" и "Процессам и аппаратам пищевых производств". Основные экспериментальные зависимости и методика расчета каскадных пневмо-классификаторов применяются в курсовом проектировании по вышеуказанным курсам, а также дипломном проектировании студентами специальностей 240801 (170500) - "Машины и аппараты химических производств" и 260601 (170600) - "Машины и аппараты пищевых производств".

Основные обозначения

а и Ь - начальный и конечный номер полезных фракций в продукте; С(х) - интегральная функция распределения частиц материала по массе; с1ш, - эквивалентный диаметр мелкой и крупной фракций, м; 4р(*гр) - граничный размер частиц, м; Е - критерий Ханкока-Луйкена, %; С - удельный расход материала, кг/(м2с); Спр - величина провала, кг/(м2-с);

<7Кр - расход материала, соответствующий предельно допустимой концентрации частиц в уносе до наступления стесненных условий, кг/(м2 с); / и т - начальный и конечный номер загрязняющих фракций в продукте;

- минимальное содержание полезной фракции в продукте, %; М - максимальное содержание загрязняющих фракций в продукте, %; Р - показатель эффективности; АР - гидравлическое сопротивление аппарата, Па;

С9 ~~ содержание /-ой загрязняющей фракции в продукте, %;

с - содержание /-ой полезной фракции в продукте, %; г, - содержание /-ой фракции в исходной смеси, %; К - осредненная скорость движения газа, м/с; Н„ - скорость витания частиц, м/с;

Угр - скорость, при которой концентрация частиц в уносе достигает своей

предельной величины, м/с; Кч. - скорость газа, при которой концентрация крупных частиц в уносе

нарастает быстрее, чем мелких, м/с; х - средний размер частиц материала, м; х0 - наименьший размер частиц, м;

хт - наибольший размер частиц, м;

- расчетный граничный размер частиц, при котором достигается максимальная эффективность процесса разделения, м; У - концентрация частиц в уносе, кг/м3; г - количество контактных элементов; Р - массовая концентрация частиц в потоке, кг/кг; ук - выход крупного продукта, %; ц - концентрация частиц в потоке, кг/м3; Ф - доля "живого" сечения контактных элементов; X - критерий Эдера-Майера, %;

Фм - показатель фракционного извлечения узкого класса крупности в мелкий продукт, %;

Фк -показатель фракционного извлечения узкого класса крупности в

крупный продукт, %; ФК1 - показатель фракционного извлечения г'-ой фракции в продукт, %.

Основные материалы, отражающие результаты диссертационной работы, изложены в следующих публикациях:

1. Кирсанов В. А. Каскадная пневмоклассификация сыпучих материалов. - Ростов н/Д: Изд-во журн."Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион", 2004. - 208 с.

2. Кирсанов В. А., Кравчик В. Е., Донат Е. В. Взвешивание и перенос твердых частиц в условиях каскадной пневмоклассификации / Новочерк. политехи. ин-т. - Новочеркасск, 1985. - 221 с. - Деп. в ОНИИТЭХим 26.07.85, № 768хп - 85 Деп. - Аннот. в БУ "Деп. науч. работы". - 1985. - № 12. - б/о 588.

3. Донат Е. В., Пономарев Г. С., Кирсанов В. А. Исследование уноса частиц из полидисперсного псевдоожиженного слоя//Химия и технология топлив и масел.-197б.-№ 7. - С. 33-37.

4. Донат Е. В., Вернидуб В. Д., Кирсанов В. А., Кравчик В. Е., Леонов С. Н. Аппарат с наклонными перфорированными полками для обеспыливания подсыпочных материалов // Цветные металлы. - 1977. - №4. -С. 43-44.

5. А. с. 565692 СССР. МКИ B01D 46/02. Каркасный фильтр / Е. В. Донат, В. Д. Вернидуб, В. А. Кирсанов, В. Е. Кравчик, Б. И. Сиверский. - Заявл. 16.07.75; 0публ.25.07.77, Бюл.№ 27.

6. А. с. 662126 СССР. МКИ B01D 46/02. Камерный фильтр для очистки запыленных газов / Е. В. Донат, В. Д. Вернидуб, В. А. Кирсанов, Б. И. Сиверский. -3аявл.5.03.74; 0публ.22.01.79, Бюл.№ 1.

7. А. с. 713618 СССР. МКИ В07В 4/08. Аппарат для классификации зернистых материалов / В. Е. Кравчик, Е. В. Донат, В. А. Кирсанов, В. Д. Вернидуб, С. Д. Авдеев. - Заявл. 17.08.78; бпубл 5.02.80, Бюл.№ 5.

8. Кирсанов В. А., Кравчик В. Е., Авдеев С. Д. Выбор оптимального режима работы обеспыливающих устройств на заводах электродной про-

мышленности // Безотходные производства и охрана окружающей среды: Межвуз. сб. - Новочеркасск: НПИ, 1980. - С. 109-113.

9. Кирсанов В. А., Авдеев С. Д., Кирсанова А. И. Расчет гидравлического сопротивления аппарата с наклонными перфорированными полками // Безотходные производства и охрана окружающей среды: Межвуз. сб. - Новочеркасск: НПИ, 1980. - С. 113-117.

10. А. с. 882659 СССР. МКИ В07В 4/08. Пневматический классификатор / С. Д. Авдеев, В. Е. Кравчик, В. А. Кирсанов, Е. В. Донат. - Заявл. 11.01.80; Опубл. 23.11.81, Бюл.№ 43.

И. Кравчик В. Е., Авдеев С. Д., Кирсанов В. А., Донат Е. В., Вернидуб В. Д. Воздушный классификатор для зернистого материала // Химическое и нефтяное машиностроение: Науч.-техн. реф. сб. / ЦИНТИХим-нефтемаш. - М., 1980. - С. 3-4.

12. Донат Е. В., Авдеев С. Д., Кравчик В. Е., Кирсанов В. А.Устранение пылевыделения путем обеспыливания зернистых и порошкообразных материалов // Исследования в области обеспыливания воздуха: Межвуз. сб. -Пермь: ППИ, 1980. - С. 54-56.

13. Кирсанов В. А., Авдеев С. Д., Кравчик В. Е., Вернидуб В. Д., Шаповалов Е. Н. Установка для воздушной классификации глиняных порошков // Строительные материалы. - 1982. - № 8. - С. 19.

14. Авдеев С. Д., Мизонов В. Е., Кирсанов В. А., Воробьев В. И. Расчет кривых разделения пневмоклассификатора с наклонными перфорированными полками // Изв. Сев.-Кавк. науч. центра высшей школы. Техн. науки. - 1983. -№ 1. - С. 89-91.

15. Авдеев С. Д., Глухо дедова В. Н., Кирсанов В. А. Устройство контроля времени пребывания материала в гравитационном пневмоклассификаторе // Технические средства и система контроля и управления объектами повышенной ответственности: Межвуз. сб. - Новочеркасск: НПИ, 1983. - С. 18-22.

16. Кравчик В. Е., Кирсанов В. А., Донат Е. В., Авдеев С. Д., Фокин В. П. Распределение пылевоздушного потока в каскадном пневмоклассификаторе // Цветные металлы. - 1983, № 7. - С.61-62.

17. Кирсанов В. А., Донат Е. В., Авдеев С. Д., Кравчик В. Е. Механизм движения двухфазного потока в аппаратах с наклонными перфорированными полками // Изв. вузов. Химия и химическая технология. - 1985. - Т. 28, вып. 3. -С. 102-105.

18. А. с. 1304916 СССР. МКИВ07В 4/02. Батарейный пневмокласси-фикатор / В. А. Кирсанов, В. Е. Кравчик, С. И. Гончаров, А. И. Кирсанова,

A. М. Новоселов. - Заявл. 25.02.87; Опубл. 23.04.87, Бюл. № 15.

19. А. с. 1447429 СССР. МКИ В07В 4/02. Пневмоклассификатор /

B. Е. Кравчик, В. А. Кирсанов, JI. В. Кравчик, С. Д. Авдеев, А. М. Новоселов, В. В. Дейнега. - Заявл. 28.03.86; Опубл. 30.12.88, Бюл. № 48.

20. Кирсанов В. А., Новоселов А. М., Авдеева А. А., Авдеев М. Н. К вопросу о количественной характеристике процесса разделения / Новочерк. политехи. ин-т. - Новочеркасск, 1987. - 8 с. - Деп. в ОНИИИТЭХим 08.12.87,

№ 1328-хп87. - Аннот. в БУ ВИНИТИ "Деп. науч. работы".- 1988. - №3. -б/о 679.

21. Кирсанов В. А., Кравчик В. Е., Новоселов А. М., Малахов А. А. Об улучшении качества подсыпочных материалов при обжиге электродов // Цветные металлы. - 1988. - № 8. - С. 65-67.

22. Установка для очистки семян / В. А. Кирсанов, А. М. Новоселов, Е. И. Латышев, Б. Я. Полатов // Картофель и овощи. -1988. - № 5. - С. 45-46

23. Кирсанов В. А., Новоселов В. М., Славянский В. Н., Кальченко Е. И. Разработка установки для сухой очистки гранулированной пластмассы / Но-вочерк. политехи, ин-т. - Новочеркасск, 1988. - 13 с. - Деп. в ОНИИИТЭХим 01.07.88, № 672-хп88. - Аннот. в БУ ВИНИТИ "Деп. науч. работы",- 1988. -№ 10.-б/о 776

24. Кирсанов В. А., Овчаров В. А., Новоселов А. М., Славянский В. Н. Изучение структуры газового потока полочного классификатора // Новочерк. политехи, ин-т. - Новочеркасск, 1988. - 9 с. - Деп. в ОНИИТЭХим 14.09.88, №945-хп88. - Аннот. в БУ ВИНИТИ "Деп. науч. работы". - 1989. - № 1. -б/о 581.

25. А. с. 1461530 СССР. МКИ В07В 4/08. Пневматический классификатор / В. А. Кирсанов, А. М. Новоселов, В. А. Таранушич, В. Н. Славянский, Б. Я. Палатов. - Заявл. 16.02.87; Опубл. 28.02.89, Бюл. № 8.

26. А. с. 1510958 СССР. МКИ В07В 4/08. Пневмоклассификатор / В. А. Кирсанов, А. М. Новоселов, А. С. Кондратьев, В. Н. Славянский, Б. Я. Полатов - Заявл. 02.09.87; Опубл. 30.09.89, Бюл. № 36.

27. Кирсанов В. А., Новоселов А. М., Славянский В. Н., Мордкович Е. М., Кальченко Е. И. Установка для очистки гранулированных термопластов сухим способом // Пластические массы. - 1989. - № 8. - С. 47-49.

28. Кирсанов В. А., Новоселов А. М., Славянский В. Н. Аэродинамические особенности взвешенного слоя в пневмоклассификаторе с различными контактными элементами / Состояние и перспективы развития техники псевдоожижения: Материалы и рекомендации Всесоюз. науч.-техн. конф., г. Ленинград, 27-30 сент. 88 г. - Черкассы, 1989. - С. 6-7.

29. Кирсанов В. А., Новоселов А. М., Авдеева А. А., Авдеев М. Н. Количественная оценка процесса фракционирования сыпучих материалов // Журнал прикладной химии. - 1990. - Т.63, № 11. - С. 2592-2595.

30 А. с. 1720717 СССР. МКИ В03В 5/62. Гидравлический классификатор зернистых материалов / В. А. Кирсанов, А. М. Новоселов, В. А. Таранушич, В. А. Овчаров, А. С. Кондратьев, А. П. Селицкий, В. И. Захаров - Заявл. 19.12.89;Опубл. 23.03.92, Бюл.№ ц.

31. А. с. 1776457 СССР. МКИ В07В 4/08. Гравитационный пневмоклассификатор / В.А.Кирсанов, В. Н. Славянский, В. А. Таранушич, А.М.Новоселов, А.В.Богданов - Заявл. 23.01.90; Опубл. 23.11.92, Бюл. № 43.

32. Кирсанов В. А., Новоселов А. М. Разработка и исследование новых конструкций контактных элементов каскадных пневмоклассификаторов /

Техника, экономика, культура: Юбил. сб. науч. тр. ППС НГТУ. - Новочеркасск: НГТУ, 1997.-С. 101-104.

33. Патент 2123391 РФ. МКИ В07В 4/00, 4/08. Гравитационный пнев-моклассификатор / В. А. Кирсанов, В. Н. Славянский, А. М. Новоселов - За-явл. 21.06.94; Опубл. 20.12.98, Бюл. № 35.

34. Патент 2125493 РФ. МКИ В07В 4/02. Пневматический классификатор / В. А. Кирсанов, В. Н. Славянский, В. А. Таранушич, А. М. Новоселов,

A. В. Богданов. -Заявл. 19.12.94; Опубл. 27.01.99, Бюл. № 3

35. Кирсанов В. А., Филин В. М. Новые конструкции контактных элементов в пневмосепараторах // Комбикорма. - 1999. -№ 2. - С.22-23.

36. Патент 2169626 РФ. МКИ В07В 4/02. Пневмоклассификатор /

B. А. Кирсанов, В. А. Таранушич, В. М. Филин, В. В. Титаренко. - Заявл. 30.11.99; Опубл. 27.06.01, Бюл. № 18.

37. Свидетельство на полезную модель № 18657. Пневмоклассификатор зернистых материалов / В. М. Филин, В. А. Кирсанов, Д. В. Филин, М. В. Филин. - Опубл. 10.07.01, Бюл. № 19.

38. Свидетельство на полезную модель № 18958. Пневматический классификатор / В. А. Кирсанов, В. В. Титаренко, В. А. Таранушич, М. В. Кирсанов. - Опубл. 10.08.01, Бюл. № 22.

39. Кирсанов В. А. Основные принципы конструирования контактных элементов каскадных пневмосепараторов // Пищевые продукты XXI века. Сб. докл. юбил. международ, науч.-практ. конф. -М., 2001. - С. 13.

40. Кирсанов В. А., Титаренко В. В. Разработка и исследование перспективных конструкций каскадных воздушных сепараторов // Пищевые продукты XXI века. Сб. докл. юбил. международ, науч.-практ. конф. М., 2001. -С.20-21.

41. Свидетельство на полезную модель №22625. Пневматический классификатор / В. А. Кирсанов, В. В. Титаренко, В. А. Таранушич, П. В. Кирсанов. - Опубл. 20.04.02, Бюл_№ 11.

42. Кирсанов В. А. Разработка и внедрение новых высокоэффективных пневмосепараторов // Экология и сельскохозяйственная техника. Т. 3. Экологические аспекты электротехнологий, мобильной энергетики и технических средств, применяемых в сельскохозяйственном производстве: Материалы 3-й науч.-практ. конф,- СПб.: СЗНИИМЭСХ, 2002. - С. 290-296.

43. Кирсанов В. А. Определение рабочей скорости воздушного потока в каскадном пневмоклассификаторе // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 2002. - № 3. - С. 37-38.

44. Кирсанов В. А., Титаренко В. В. Расчет гидравлического сопротивления пневмоклассификаторов с трехпоточными контактными элементами // Изв. вузов Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. -2002. -№ 3. - С. 43-44.

45. Кирсанов В. А. Гидравлическое сопротивление каскадных пневмоклассификаторов со ступенчатыми контактными элементами // Химическое и нефтегазовое машиностроение. - 2003. - № 2. - С. 3-4.

46. Кирсанов В. А. Расчет гидравлического сопротивления каскадных пневмосепараторов с двухпоточными контактными элементами // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2003. - № 2. - С. 65-66.

47. Кирсанов В. А. Математические методы прогнозирования результатов классификации сыпучих материалов // Математические методы в технике и технологиях: Сб. тр. XVI Междунар. науч. конф. Т. 5, секция 5 / Под ред. В. С. Балакирева / РГАСХМ ГОУ. - Ростов н/Д 2003. - С. 13-14.

48. Кирсанов В. А. Метод расчета гидравлического сопротивления каскадных пневмосепараторов // Математические методы в технике и технологиях: Сб. тр. XVI Междунар. науч. конф. Т.5, секция 5 / Под ред. В. С. Балакирева / РГАСХМ ГОУ. - Ростов н/Д, 2003. - С. 152-153.

49. Кирсанов В. А. Прогнозирование результатов процесса пневмо-классификации сыпучих материалов // Журнал прикладной химии. - 2003. -Т. 76, вып. 6.-С. 976-978.

50. Кирсанов В. А. Расчет гидравлического сопротивления каскадных пневмоклассификаторов с новыми конструкциями контактных элементов // Химическая технология. - 2003. - № 7. - С. 31-35.

51. Кирсанов В. А. Распределение скорости воздушного потока в каскадных пневмоклассификаторах // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. -2003.-№3.-С. 65-70.

52. Кирсанов В. А. Выбор оптимальной скорости газа в пневмокласси-фикаторе с каскадом контактных элементов // Цветные метаплы.-2003-№ Ю.-С. 76-79.

53. Кирсанов В. А. Распределение твердых частиц в условиях каскадной пневмоклассификации // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки,-2003.-№4.-С. 69-72.

Кирсанов Виктор Александрович

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ И ПРИНЦИПЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ И АППАРАТОВ КАСКАДНОЙ ПНЕВМОКЛАССИФИКАЦИИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ

Автореферат

Подписано в печать 21.02.2005. Формат 60x84 '/¡6. Бумага офсетная. Плоская печать (ризограф). Печ. л. 2. Тираж 100 экз. Заказ ■/ 79.

Типография ЮРГТУ (НПИ) 346428, г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132 Тел., факс (863-52) 5-53-03 E-mail: tvpographv@novoch.ru

05.il-Oó'.Zi

РНБ Русский фонд

2005-4 43335

Л

uuwm¡

Введение.

1. Состояние и перспективы развития процессов и аппаратов гравитационной пневмоклассификации полидисперсных материалов.

1.1. Основные закономерности движения двухфазных потоков в сепарационном канале пневмоклассификаторов.

1.2. Анализ существующих конструкций пневмоклассификаторов.

1.3. Влияние технологических и конструктивных параметров процесса на взвешивание, распределение и перенос частиц в сепарационных каналах пневмоклассификаторов.

1.3.1. Влияние структуры турбулентного потока на протекание процессов переноса и распределения твердой фазы.

1.3.2. Влияние дисперсности, концентрации и фракционного состава твердой фазы на основные характеристики процесса переноса частиц

1.3.3. Влияние конструктивных параметров сепарационного канала пневмоклассификатора на эффективность процесса разделения.

1.3.4. Влияние конструктивных параметров контактных элементов на процесс пневмоклассификации.

1.4. Анализ существующих критериев оценки эффективности процесса разделения сыпучих материалов.

1.5. Современные представления о механизме процесса каскадной пневмоклассификации.

1.6. Анализ методов расчета каскадных пневмоклассификаторов . 88 Выводы по 1-й главе. Постановка задач исследования.

2. Методика исследований и основные экспериментальные установки. л Выводы по 2-й главе.

3. Гидродинамические особенности взвешенного слоя частиц в условиях гравитационной пневмоклассификации и принципы конструирования контактных элементов

3.1. Гидродинамические особенности взвешенного слоя частиц в условиях гравитационной пневмоклассификации.

3.2. Основные принципы конструирования контактных элементов каскадных пневмоклассификаторов.

Выводы по 3-й главе.

4. Экспериментальная оценка влияния конструктивных инноваций на гидродинамическую обстановку в сепарационных каналах пневмоклассификаторов.

4.1. Особенности механизма работы новых конструкций контактных элементов.

4.2. Распределение воздушного потока в пневмоклассификаторах с новыми конструкциями контактных элементов.

4.3. Распределение дисперсной среды в пневмоклассификаторах с новыми конструкциями контактных элементов.

Выводы по 4-й главе.

5. Влияние технологических и конструктивных параметров каскадных пневмоклассификаторов на эффективность процесса разделения. ф 5.1. Влияние расхода материала, его фракционного состава и скорости воздушного потока на эффективность процесса

5.2. Влияние основных конструктивных параметров аппарата и контактных элементов на эффективность процесса

5.3. Зависимость эффективности процесса многокомпонентного

разделения от конструктивных параметров аппарата.

Выводы по 5-й главе.

6. Методы определения и прогнозирования основных технологических параметров каскадных пневмоклассификаторов. т 6.1. Определение количественных характеристик уноса и провала

Щ- 6.2. Метод определения рабочей скорости газа в каскадных пневмоклассификаторах.

6.3. Метод определения гидравлического сопротивления каскадных пневмоклассификаторов.

6.4. Расчет оптимальной эффективности процесса разделения.

6.5. Прогнозирование результатов процесса каскадной пневмоклассификации

Выводы по 6-й главе

7. Промышленная реализация результатов исследований.

7.1. Методика расчета основных технологических и конструктивных ц, параметров каскадных пневмоклассификаторов.

7.2. Примеры расчета каскадных пневмоклассификаторов

7.2.1. Расчет пневмоклассификатора для обеспыливания подсыпочного материала электродных заводов

7.2.2. Расчет установки для очистки засоренных гранулированных термопластов.

7.3. Внедрен,;0' оазработанных пневмоклассификаторов в различные отрасли промышленности и сельское хозяйство.

7.3.1. Аппараты для обеспыливания подсыпочных материалов электродных заводов. ф 7.3.2. Установка для обеспыливания твердосплавного порошка "Рэлит".

7.3.3. Установка для пневмоклассификации глиняных порошков.

7.3.4. Аппараты для обеспыливания нефтяного кокса.

7.3.5. Линия очистки засоренных гранулированных термопластов.

7.3.6. Пневмоклассификаторы семян различных сельскохозяйственных культур.

Выводы по 7-й главе.

В химической, горнодобывающей, строительной и других отраслях промышленности исходным сырьем являются дисперсные вещества, к фракционному составу которых предъявляются высокие требования. Нередко и продукты получают в виде порошка, крупнозернистого материала или гранул, качество которых существенно зависит от их однородности. Разделить полидисперсный материал на узкие фракции с заданным гранулометрическим составом можно путем проведения технологического процесса называемого классификацией, область использования которого чрезвычайно широка. Например, фракционирование гранулированных материалов применяется при получении минеральных удобрений, удаление высокодисперсных частиц (обеспыливание) из подсыпочного материала камер обжиговых печей используется при производстве электродов, очистка семян является важнейшей технологической операцией в сельском хозяйстве. Высокая степень разделения при осуществлении процессов классификации дисперсных материалов влияет не только на расходные нормы сырья и его качество, но и определяет производительность и эффективность работы других машин и аппаратов в технологической схеме, что в конечном итоге сказывается на технико-экономических показателях всего производства.

Задачи, на которые ориентировано проведение разделительных процессов в различных отраслях промышленности, можно сформулировать следующим образом:

-удаление тонкодисперсных фракций и получение обеспыленных продуктов;

- удаление крупных фракций и получение тонкодисперсного продукта;

- выделение из сыпучего материала требуемой фракции по граничному размеру частиц;

- выделение из пол и дисперсного материала более двух фракций с заданным гранулометрическим составом.

Самыми распространенными методами в практике разделительных процессов являются механический, гидравлический и пневматический, каждый из которых имеет свою область применения.

Механический метод (грохочение) осуществляется путем рассева сыпучих материалов по геометрическому признаку на фракции при помощи сит с определенным размером отверстий. Этот метод применяется преимущественно для разделения частиц размерами от нескольких сантиметров до миллиметра. Скорость и полнота разделения пол и дисперсных смесей на фракции посредством грохочения падают при рассеве материала, размер частиц которого менее одного миллиметра. Это объясняется увеличением засоренности надрешеточного материала из-за. уменьшения вероятности попадания в отверстия сита частиц при значительной величине их пробега или большой плотности слоя. Кроме этого, грохочение имеет ряд и других существенных недостатков, таких как вибрация, шум, износ сеток, громоздкость, энергоемкость и пылевыделения, вызванные переизмельчением материала и не герметичностью оборудования.

Гидравлическая классификация базируется на различии скоростей осаждения отдельных фракций разделяемой смеси в жидкости. Наибольшее распространение этот метод нашел в горнодобывающей промышленности при обогащении полезных ископаемых, тогда как в химической используется значительно реже. Это связано с изменением физико-химических и технологических свойств обрабатываемого материала при его увлажнении. Кроме того, при проведении гидравлической классификации образуются большие объемы шламовых вод, требующие значительных энергетических затрат на выделение твердой фазы и последующего обезвоживания материала.

Подобно гидравлической классификации, пневматическая основана на разнице скоростей витания частиц различных фракций в потоке воздуха. Этот метод лишен многих недостатков, свойственных механической и гидравлической классификации, и имеет определенные преимущества. Так, в отличие от механической классификации в воздушном потоке разделяют исходный материал на фракции по совокупности физико-механических свойств частиц: размерам, форме, шероховатости поверхности и плотности. По сравнению с гидравлической классификацией пневматический метод разделения позволяет получат!, продукты в сухом виде, что снижает энергоемкость проводимых технологических процессов. Эти отличительные признаки способствуют все большему распространению пневматической классификации в различные отрасли промышленности.

Основными способами пневматической классификации являются гравитационный и центробежный, последний успешно используется при разделении тонкодисперсных материалов по граничному размеру менее 0,1 мм. Гравитационная классификация позволяет разделять смеси с частицами от 0,1 до 5 мм, наиболее часто встречающиеся в технологии производства минеральных удобрений, электродной, пищевой, зерноперерабатывающей и других отраслях промышленности.

Теорию гравитационных процессов разделения разработали П.Риттин-гер и Р.Ричардс и далее развили ее в своих работах Ф.Кайзер, Р.Ханкок, Г.О.Чечот, П.В.Лященко, И.М.Верховский, И.Н.Плаксин, В.И.Классен, Н.Н.Виноградов, Е.А.Непомняхций, В.И.Ревнивцев и др. Несомненный вклад в дальнейшее углубление теоретических основ воздушной гравитационной классификации внесли М.Д.Барский, Е.В.Донат, Г.Л.Бабуха, А.А.Шрайбер, А.М.Кутепов, Н.И.Зверев, С.Г.Ушаков, В.Е.Мизонов, В.В.Гортинский, А.Б.Демский, В.Ф.Веденьев и многие другие ученые.

В настоящее время, с учетом возросших требований к качеству продуктов и экономии сырьевых материалов, разработка новых принципов организации процесса гравитационной пневмоклассификации, его теоретических основ и аппаратурного оформления является актуальной проблемой.

М.Д.Барский [1], принимая во внимание исследования немецкого ученого Ф.Кайзера [2], предложил новые принципы рациональной организации процесса гравитационной классификации и разработал их физические основы. Основная суть этих принципов заключается в переводе процесса на неустановившийся режим движения газовзвеси, что достигается размещением внутри сепарационного канала аппарата каскада контактных элементов. Перспективность каскадной пневмоклассификации, организованной в объеме одного аппарата, подтверждена им при использовании в качестве контактных элементов наклонных сплошных пластинчатых полок.

С целью повышения эффективности процесса разделения сыпучих материалов и расширения области его использования дальнейшее усовершенствование каскадных пневмоклассификаторов идет по пути создания новых контактных элементов. Это, по нашему мнению, вполне оправдано, так как конструкция контактных элементов в значительной степени определяет структуру двухфазного потока и механизм протекания процесса разделения в целом. От типа и количества контактных элементов, представляющих собой своеобразные местные сопротивления при движении восходящего воздушного потока, зависит также и энергоемкость аппарата.

Однако на сегодня известны лишь отдельные работы, в которых предпринимаются попытки следовать темили иным принципам разработки эффективных образцов соответствующего оборудования. Отсутствие систематических исследований, посвященных глубокому изучению особенностей и закономерностей процесса пневмоклассификации, протекающего в таких аппаратах, которые позволили бы провести сравнительный анализ новых конструкций контактных элементов и выявить оптимальные области их использования, препятствует накоплению экспериментального материала. Это, учитывая преимущество статистического подхода к описанию сложного многофакторного процесса разделения частиц в условиях каскадной пневмоклассификации, сдерживает получение новых углубленных теоретических знаний, создание надежных инженерных методов расчета каскадных пневмоклассификаторов и широкое их внедрение в различные отрасли промышленности.

Целью настоящей работы является разработка научных основ и принципов совершенствования процессов и аппаратов каскадной пневмоклассификации сыпучих полидисперсных материалов.

Для достижения указанной цели поставлен и решен комплекс следующих задач:

1. Проведены исследования процесса в пневмоклассификаторах традиционных конструкций: пустотелом (равновесном), с пластинчатыми сплошными и перфорированными наклонными полками, в результате которых выявлены гидродинамические особенности функционирования аппаратов ("дю-нообразование", крупномасштабная турбулентность) и их отрицательное влияние на эффективность классификации полидисперсных материалов.

2. С учетом выявленных негативных гидродинамических эффектов в указанных выше аппаратах разработаны научно обоснованные принципы конструирования контактных элементов каскадных пневмоклассификаторов и осуществлена их практическая реализация.

3. Проведена экспериментальная оценка и выявлен положительный эффект влияния конструктивных инноваций на механизм работы контактных элементов, структуру воздушного потока и характер распределения твердых частиц в сепарационной камере пневмоклассификатора.

4. Проведен сравнительный анализ и определены области предпочтительного технологического применения пневмоклассификаторов с новыми конструкциями контактных элементамов.

5. Экспериментально установлены технологические и конструктивные параметры процесса многокомпонентной пневхмоклассификации полидисперсных материалов, обеспечивающие высокую эффективность фракционирования в объеме одного аппарата.

6. Разработаны методы определения технологических характеристик каскадных пневмоклассификаторов: уноса, провала, рабочей скорости газа, гидравлического сопротивления, граничной крупности частиц и эффективности их работы, а также прогнозирования результатов процесса фракционирования.

7. На базе проведенных исследований создана методика расчета основных технологических и конструктивных параметров каскадных пневмоклассификаторов.

8. Осуществлено широкое внедрение разработанных пневмоклассифици-рующих установок в различные отрасли промышленности и сельское хозяйство.

Систематическая работа в этом направлении проводится в лаборатории процессов и аппаратов химической технологии кафедры "Технология неорганических веществ" ЮРГТУ (НПИ) с 1978 года под руководством и при непосредственном участии автора. Исследования проводились согласно:

- координационным планам: научно-исследовательских работ АН СССР на 1976-1980 годы (направление 2.21 "Цветная металлургия. Физико-химические основы процессов"); Минвуза СССР по процессам и аппаратам химической технологии (приказ Минвуза СССР №1 от 3.01.83 г., письмо ХНО №24-33-54/11-03-08 от 4.02.83 г.); важнейших НИР Минвуза СССР но процессам и аппаратам химических: производств и кибернетике химико-технологических процессов на 1986-1990 годы (приказ Минвуза СССР №325 от 8.05.87 г., раздел 10.1); комплексной научно-технической программе Минвуза РСФСР "Продовольствие" (письмо Головного совета программы №38-03/ПП от 27.04.87 г.); а также Постановлению Совета Министров РСФСР "О государственном плане экономического и социального развития РСФСР на 1989 год" №460 от 31.10.88 г. (приложение №3); Республиканской научно-технической профаммы в области химии и химической технологии на 19911995 годы "Новые процессы получения дисперсных материалов" (письмо Головного совета по химии и химической технологии Минвуза РСФСР №4078 от 4.06.90 г.);

- единым заказ-нарядам на: 1991-1995 годы по теме 2.91 "Изучение физических основ процесса получения дисперсных материалов методом многокомпонентной воздушной классификации"; 1993-1996 годы по теме 122.93 "Создание высокоэффективного оборудования для очистки семян сельскохозяйственных культур от трудноотделимых примесей"; 1994-1998 годы по теме 14.94 "Поиск новых принципов рациональной организации процесса фракционирования сыпучих материалов и разработка способов их осуществления"; 1997-2000 годы по теме 281.97 "Разработка универсальной малогабаритной зерноочистительной машины для фермерских и семеноводческих хозяйств"; 2000-2004 годы по теме 2.00 "Разработка теоретических основ высокоэффективных ресурсосберегающих технологий, синтеза энергоемких химических веществ и способов преобразования энергии" по научному направлению "Прогнозирование и разработка новых химических соединений, технологий и источников энергии";

- договорам: с Новочеркасским электродным заводом (№№3273,1976 г., 3352,1977 г., 3625,1981 г., 4085/3,1989 г.); Новочеркасским заводом строительных материалов (№3687, 1981 г.); Днепровским электродным заводом (г. Запорожье, Украина, №3411, 1978); Вяземским заводом графитовых изделий (№106т, 1987 г.); институтом "Госпластпроект" (г.Ростов-на-Дону, №4136, 1988 г.), Новочеркасским заводом синтетических продуктов (№4091, 1988 г.), Агропромышленным комитетом Ростовской области (№4234, 1988 г.); Бирючекутской овощной селекционной опытной станцией (г.Новочеркасск, №494т, 1986 г.), Новочеркасским комбинатом хлебопродуктов (№495т, 1986 г.), Государственным институтом по проектированию предприятий по производству изделий из пластмасс (г.Ростов-на-Дону, №58т, 1990 г.), Херсонским заводом "Дельта" (№114т, 1991 г.), Харьковским заводом "Харпла-стмасс" (№518т, 1986 г.), СКБ "Упакмаш" (г.Новочеркасск, №15с/1п, 1992 г.), Ассоциацией крестьянских (фермерских) хозяйств и сельскохозяйственных кооперативов (г.Ростов-на-Дону, №220т, 1992 г.).

Научная новизна проведенных комплексных теоретических и экспериментальных исследований механизма движения двухфазного потока в условиях каскадной пневмоклассификации заключается в следующем:

- впервые экспериментально обнаружено и теоретически объяснено периодическое формирование в пристенной области пневмоклассификаторов традиционных конструкций локальных образований с повышенным содержанием частиц, нисходящих в режиме "противодюнного" течения и приводящих к снижению четкости разделения;

Ml - с использованием кино- и видеотехники проведено исследование особенности гидродинамики дисперсных потоков в пневмоклассификаторах со сплошными и перфорированными полками, в результате анализа которого предложены научно обоснованные способы снижения масштаба турбулентности несущей среды и негативного последствия "противодюнного" течения зон с повышенной концентрацией частиц в пристенной зоне;

- получено экспериментальное подтверждение рационального распределения газовзвеси, способствующего повышению пропускной способности и эффективности процесса разделения в каскадных пневмоклассификаторах, реализующего предложенные способы снижения масштаба турбулентности и 01 негативного влияния "противодюнного" течения газовзвесей с повышенной концентрацией частиц; разработаны методы расчета технологических параметров каскадных пневмоклассификаторов: концентрации частиц в уносе, величины провала, рабочей скорости газа, гидравлического сопротивления, граничной крупности частиц и эффективности процесса, а также прогнозирования результатов их работы.

Практическая ценность работы заключается в решении ряда инженерно-технических задач, приоритет которых подтвержден 10 авторскими свидетельствами СССР, 3 патентами РФ на изобретения и 3 свидетельствами Л РФ на полезную модель, а также во внедрении 46 разработок в различные отрасли промышленности и сельское хозяйство.

Разработаны принципы конструирования каскадных пневмоклассификаторов с повышенной эффективностью, обеспечиваемой в результате снижения масштаба турбулентности и негативного влияния нисходящих пристенных образований с повышенной концентрацией частиц за счет продольного и поперечного секционирования рабочей зоны перфорированными элементами.

На основании предложенных принципов разработаны и внедрены в производство:

Ш ~ новые конструкции высокоэффективных каскадных пневмоклассификаторов (а.с.СССР №№713618, 1461530, 1510958, 1776457, патенты РФ №№2123391, 2125493, 2169626) для различных технологических процессов: обеспыливания подсыпочных материалов и нефтяного кокса электродных заводов (Новочеркасский и Днепровский электродные заводы, Вяземский завод графитовых изделий), твердосплавного порошка "Рэлит" (Торезский завод наплавочных твердых сплавов, Украина), фракционирования глиняных порошков (Новочеркасский завод строительных материалов) и очистки семян различных сельскохозяйственных культур от примесей (используются на 32 предприятиях сельскохозяйственного профиля: в семеноводческих и фермершу ских хозяйствах, селекционных станциях и агрофирмах);

- многокомпонентный пневмоклассификатор (а.с. СССР № 1304916) для разделения полидисперсных материалов на три фракции (внедрен на Азовском тарном комбинате, Каменском ПО "Химволокно", Херсонском заводе "Дельта", Харьковском заводе "Харпластмасс", ОАО "Арамильском заводе пластических масс и Новомосковском ОАО "Полимерконтейнер").

Экспериментально установлены основные технологические и конструктивные параметры процесса разделения в новых каскадных пневмоклассифи-каторах, а также многокомпонентной пневмоклассификации в объеме одного аппарата. jjr На основе результатов проведенных исследований создана методика расчета основных технологических и конструктивных параметров каскадных пневмоклассификаторов.

Разработанные автором лабораторные установки для исследования структуры одно- и двухфазного потоков, изучения процесса многокомпонентной пневмоклассификации, определения скорости витания твердых частиц применяются аспирантами и соискателями кафедры ТНВ ЮРГТУ (НПИ) при проведении научных исследований и студентами в ходе выполнения учебно-исследовательской работы и лабораторного практикума. Теоретическое обоснование гидродинамической особенности процесса гравитационного фракционирования используется в курсе лекций по "Процессам и аппаратам химической технологии" и "Процессам и аппаратам пищевых производств". Основные экспериментальные зависимости и методика расчета каскадных пневмоклассификаторов применяются в курсовом проектировании по вышеуказанным курсам, а также дипломном проектировании студентами специальностей 240801 (170500) - "Машины и аппараты химических производств" и 260601 (170600) - "Машины и аппараты пищевых производств".

Апробация работы.

Результаты работы докладывались на Всесоюзной конференции "Очистка вентиляционных выбросов и защита воздушного бассейна от загрязнений" (г.Ростов-на-Дону, 1977 г.), II Всесоюзной научной конференции по технологии неорганических веществ" (г.Новочеркасск, 1978 г.), IV и V Всесоюзных конференциях "Механика сыпучих материалов" (г.Одесса, 1980, 1991 гг.), II Всесоюзной научной конференции "Современные машины и аппараты химических производств" (г.Чимкент, 1980 г.), II и III Всесоюзных студенческих научных конференциях "Интенсификация тепло- и массооб-менных процессов в химической технологии" (г.Казань, 1982, 1987 гг.), И, III и IV Всесоюзных совещаниях "Повышение эффективности и надежности машин и аппаратов в основной химии" (г.Сумы, 1982, 1986, 1989 гг.), Всесоюзной конференции "Очистка газовых выбросов на предприятиях различных отраслей промышленности" (г.Москва, 1983 г.), II Всесоюзной научно-технической конференции по гидромеханическим процессам разделения неоднородных смесей (г.Курган, 1983 г.), Всесоюзной научно-технической конференции по состоянию и перспективам развития техники псевдоожижения (техники кипящего слоя) (г.Ленинград-Поддубская, 1988 г.), Всесоюзной конференции "Технология сыпучих материалов" (г.Ярославль, 1989 г.), Всесоюзной научно-технической конференции "Разработка и внедрение вихревых электромагнитных аппаратов для интенсификации технологических процессов АВС-89" (г.Тамбов, 1989 г.), Всесоюзной конференции "Математические методы в химии" (г.Новочеркасск, 1989 г.), III Всесоюзной конференции "Гидромеханические процессы разделения гетерогенных систем" (г.Тамбов, 1991 г.), IV Всесоюзной научной конференции "Динамика процессов и аппаратов химической технологии" (г.Ярославль, 1994 г.), Международной научно-практической конференции "Пищевые продукты XXI века" (г.Москва, 2001 г.), III научно-практической конференции "Экология и сельскохозяйственная техника" (г.Санкт-Петербург, 2002 г.), XVI и XVII международных научных конференциях "Математические методы в технике и технологиях" (г.Ростов-на-Дону, 2003 г., г.Кострома, 2004 г.), региональных конференциях и совещаниях, а также на ежегодных научных конференциях

ЮРГТУ (НПИ).

Разработки по данной теме экспонировались на ВДНХ СССР (г.Москва, 1988 г, серебряная медаль), Всесоюзной выставке научных достижений молодых ученых (г.Пермь, 1986 г.), Всесоюзной выставке "Научно-техническое творчество молодежи" (г.Ростов-на-Дону, 1987 г.), двух юбилейных выставках научных разработок НГТУ и ЮРГТУ (НПИ) в 1997 и 2002 гг.

По результатам научных исследований опубликованы 94 работы, в том числе: 2 монографии (одна депонирована), 41 статья в академических, отраслевых журналах и изданиях, 35 тезисов докладов, получено 10 авторских свидетельств СССР и 3 патента РФ на изобретения, а также 3 свидетельства на полезную модель

Выводы по 7-й главе

1. На основании проведенных исследований разработана методика расчета основных технологических и конструктивных параметров новых каскадных пневмоклассификаторов. Данная методика позволила рассчитать и спроектировать ряд пневмоклассификаторов, защищенных авторскими свидетельствами и патентами Российской Федерации, которые внедрены в различные Г,Ф отрасли промышленности и сельское хозяйство.

2. Внедрение пневмоклассифицирующих установок позволило: на заводах электродной промышленности повысить выход годной на переделе обжига электродной продукции, снизить затраты на ремонт оборудования и существенно улучшить условия труда работающих за счет исключения пылевых выбросов; на предприятиях, связанных с переработкой гранулированных термопластов, возвратить в производство более 300 тонн различного вида пластмасс, используя экономически и экологически выгодный сухой способ очистки; на предприятиях сельскохозяйственного профиля занять определенную нишу среди множества зерно- и семяочистительных машин благодаря отсутствию сит, исключению выброса пыли в помещение, простоте конструкции, высокой эффективности и надежности в работе.

Фактический экономический эффект от внедрения отдельных разработок составляет свыше 300 тысяч рублей в год (в ценах 1978-1989 гг.).

Заключение и общие выводы по работе

Проведенные комплексные исследования, накопленные новые экспериментальные данные, результаты испытаний и внедрений созданных пневмоклассификаторов в различные отрасли промышленности и сельское хозяйство позволили осуществить теоретические обобщения, разработать новые технические решения, направленные на совершенствование оборудования для фракционирования сыпучих материалов, и сделать следующие выводы:

1. Впервые в сепарационных каналах гравитационных пнемоклассифика-торов (пустотелом, со сплошными и перфорированными пластинчатыми полками) экспериментально выявлен и объяснен гидродинамический эффект, выражающийся в циклически возникающем пристенном потоке газовзвеси с повышенной концентрацией частиц, движущемся в режиме "противодюнного" течения. Периодический распад данного потока в местах межкаскадных перетоков полочных пневмоклассификаторов сопровождается поршневым выносом частиц различной дисперсности и, как следствие, является причиной снижения четкости разделения.

2. Сформулированы научно обоснованные принципы конструирования полочных гравитационных пневмоклассификаторов, основная суть которых заключается в подавлении крупномасштабной и развитии мелкомасштабной турбулентности, выравнивании эпюры скоростей несущей среды в поперечном сечении классификатора, обеспечении гидродинамических условий противодействующих формированию нисходящих пристенных потоков газовзвеси с повышенной концентрацией частиц. Одним из основных технических приемов, прошедших промышленную апробацию, является продольное и поперечное секционирование сепарационного канала контактными элементами.

3. Установлено, что наличие перфорации на контактных элементах пневмоклассификаторов исключает образование режима поршневого выноса частиц благодаря перераспределению газовзвеси между межкаскадными перетоками и отверстиями на поверхности полок, способствует снижению масштаба и интенсивности вихрей, более равномерному распределению скоростей при движении воздушного потока, что повышает эффективность процесса разделения сыпучих полидисперсных материалов на 20-25%.

4. На основе сформулированных принципов совершенствования каскадных пневмоклассификаторов предложены базовые конструкции перфорированных контактных элементов, новизна которых подтверждена авторскими свидетельствами и патентами; характеризующиеся повышенной эффективностью, высокой селективностью по одному из продуктов разделения и меньшим гидравлическим сопротивлением по сравнению с традиционно используемыми в промышленности пластинчатыми полками. Выявлены особенности гидродинамической обстановки, структуры однофазного потока и характера распределения твердой фазы в аппаратах с предлагаемыми разработками, учет которых необходим для создания рациональной организации процесса фракционирования сыпучих материалов.

5. Установлено, что для каждого вида контактных элементов существует определенная область оптимальных значений нагрузки по твердой фазе и скорости газа. Например, по границе разделения 0,35 мм полидисперсной смеси кварцевого песка: для аппаратов со ступенчатыми полками (7=10,5-10,8 кг/(м2,с) и Кг=3,2 м/с;, с трехпоточными элементами (7=8,6-8,9 кг/(м2-с) и Гг=3,2'м/с; с пластинчатыми полками (7=6,2-6,5 кг/(м2-с) и Г, =3,5 8 м/с; с двухпоточными элементами (7=1,1—1,3' кг/(м2-с) и Уг=2,46 м/с. Следует отметить, что аппараты с двухпоточными контактными элементами обеспечивают сравнительно высокую эффективность разделения (77 %) при меньших расходах материала и воздуха.

6. Выявлены основные конструктивные параметры каскадных пневмоклассификаторов, обеспечивающие высокие показатели эффективности процесса, которые составляют: угол ввода исходного материала в аппарат 45°; "живое сечение" контактных элементов 15 %; относительная ширина разгрузочных межкаскадных перетоков 0,5; угол наклона пластинчатых полок 45°, ступенчатых 35°; месторасположение верхних пластинчатой и ступенчатой полок — непосредственно под патрубком питателя, двух- и трехпоточных контактных элементов - из расчета обеспечения попадания струи вводимого материала на вершину двускатной полки; расстояние между контактными элементами независимо от их конструкции равняется длине большей стороны сепарационного канала; целесообразное количество контактных элементов 3-4 шт.

7. Впервые исследован процесс многокомпонентной пневмоклассификации в объеме одного аппарата с каскадом контактных элементов и экспериментально установлены значения основных технологических и конструктивных параметров, позволяющих проводить процесс разделения засоренных гранулированных термопластов, нефтяного кокса и семян подсолнечника на три фракции с высокой эффективностью.

8. Установлено, что характер влияния удельной производительности на величины уноса и провала не зависит от вида контактных элементов. В зависимости от величины уноса аппараты располагаются в следующей последовательности: с трехпоточными, двухпоточными, пластинчатыми, ступенчатыми контактными элементами и пустотелый. Получены уравнения для расчета величин уноса и провала в исследуемых аппаратах в зависимости от удельного расхода материала и параметра VJVT, характеризующего дисперсность частиц материала и взвешивающую способность воздушного потока.

9. Предложен метод расчета рабочего значения скорости воздуха в свободном сечении пневмоклассификатора, учитывающий возможность эффективной пневмоклассификации при скоростях газа, не превышающих величины, при которой концентрация крупных частиц в уносе нарастает быстрее, чем мелких.

10. Разработан метод определения гидравлического сопротивления каскадных пневмоклассификаторов с учетом типа контактных элементов, их "живого" сечения, количества, а также расхода и дисперсности исходного материала. Показано, что аппараты с двухпоточными элементами имеют большее гидравлическое сопротивление, чем аппараты с трехпоточными, но меньшее — по сравнению с аппаратами, снабженными ступенчатыми полками. Пневмоклассификаторы с пластинчатыми полками обладают наибольшим гидравлическим сопротивлением.

11. На основе аналитического описания кривых фракционного разделения с учетом суммарной характеристики дисперсности материала получены уравнения для расчета эффективности процесса при требуемой граничной крупности частиц, а также оптимально достижимой эффективности работы, каскадного пневмоклассификатора, что дает возможность выявить наиболее перспективную конструкцию аппарата для заданных технологических условий.

12. Разработан метод прогнозирования результатов процесса фракционирования сыпучих материалов в зависимости от изменения концентрации частиц в сепарационном канале пневмоклассификатора, обеспечивающий максимальный выход целевого продукта с учетом предъявляемых технологических требований к его качеству.

13. Результаты проведенных исследований положены в основу разработанной методики расчета технологических и конструктивных параметров каскадных пневмоклассификаторов с новыми контактными элементами, что позволило спроектировать и осуществить внедрение 46 установок в различные отрасли промышленности и сельское хозяйство с фактическим экономическим: эффектом свыше 300 тысяч рублей в год (в ценах 1978-1989 гг.). Промышленная эксплуатация пневмоклассифицирующих установок позволила повысить качество выпускаемой продукции, сократить потери сырья, снизить затраты на ремонт оборудования и улучшить условия труда за счет снижения пылевых выбросов в производственные помещения.

Разработанные лабораторные установки для исследования структуры одно- и двухфазного потоков, изучения процесса многокомпонентной пневмоклассификации, определения скорости витания твердых частиц применяются аспирантами и соискателями кафедры ТНВ ЮРГТУ (НПИ) для проведения научных исследований и студентами в ходе выполнения учебно-исследовательской работы и лабораторного практикума. Теоретическое обоснование гидродинамической особенности процесса гравитационного фракционирования используется в курсе лекций по "Процессам и аппаратам химической технологии" и "Процессам и аппаратам пищевых производств". Основные экспериментальные зависимости и методика расчета каскадных пневмоклассификаторов применяются в курсовом проектировании по вышеуказанным курсам, а также дипломном проектировании студентами специальностей 240801 (170500) — "Машины и аппараты химических производств" и 260601 (170600) — "Машины и аппараты пищевых производств".

1. Барский М.Д., Ревнивцев В.И., Соколкин Ю.В. Гравитационная классифи-кация зернистых материалов. М.: Недра, 1974. - 232 с.

2. Kaiser F. Der Zickzack Sichter ein Windsichter nach neuen Prinzip// Chemie1.genieur Technik. - 1963. - Bd.35, №4. - S.273-282.

3. Барский М.Д. Фракционирование порошков. M.: Недра, 1980. - 327 с.

4. Шишкин С.Ф. Интенсификация процесса гравитационной пневматическойклассификации: Дис.канд. техн. наук-Свердловск, 1983.-211 с.

5. Говоров AJB. Каскадные и комбинированные процессы фракционированиясыпучих материалов: Дис . канд. техн. наук. Свердловск, 1986. -284 с.

6. Данилов В. Л. Оптимизация процесса сухого разделения песков: Дис.канд. техн. наук. Свердловск, 1991. - 181 с.

7. Лященко П.В. Гравитационные методы обогащения. М.: Металлургиздат,1940.-412 с.

8. Глембоцкая Т.В. Возникновение и развитие гравитационных методов обогащения полезных ископаемых. М.: Наука, 1991. - 256 с.

9. Шилаев В.П. Основы обогащения полезных ископаемых. М.: Недра,1986.-296 с.

10. Виноградов Н.Н. Движение частиц в струе пульсирующей жидкости, применительно к процессу отсадки // Сб. тр. Моск. горн, ин-та. М.: Уг-летехиздат, 1952. - Вып.9. - С.36-48.

11. Невский Б.В. Усилить работы по теории гравитационных методов обогащения // Горный журнал. 1953. - №4. - С.21-26.

12. Новые направления теории и технологии процессов отсадки полезных ископаемых / Н.Н.Виноградов, Э.Рафалес-Ламарка, К.К.Коллодий и др. // Тр. VIII конгресса обогатителей. М., 1968. - Т.1. - С. 279-292.

13. Еремин П.Ф. Определение скорости минеральных зерен при совместном падении // Вопросы теории гравитационных методов обогащения полезных ископаемых. М.: Госгортехиздат, 1969. - С. 195-197.

14. Таггарт А.Ф. Основы обогащения руд М.: Металлургиздат,1958. - 566 с.

15. Подкосов Г.Л. Механизм и некоторые закономерности процесса гидравлической классификации // Вопросы теории гравитационных методов обогащения полезных ископаемых. М.: Госгортехиздат, 1960. - С. 186-194.

16. Благов И.С., Коткин A.M., Фоменко Т.Г. Гравитационные процессы обогащения. М.: Госгортехиздат, 1962. - 232 с.

17. Мушловин Л.Б. Определение и оценка промышленных результатов обогащения полезных ископаемых. М.: Госгортехиздат, 1963. - 166 с.

18. Верховский И.М. Основы проектирования и оценки процессов обогащения полезных ископаемых. М.: Углетехиздат, 1949. - 489 с.

19. Бочковский В.М. Расслаивание наиболее важный раздел теории и практики гравитации // Горный журнал. 1954. - №1. - С.47-55.

20. Гельперин Н.И., Айнштейн В.Г., Кваша В.Г. Основы техники псевдоожижения. М.: Химия, 1967. - 664 с.

21. Протодьяконов И.О., Чесноков Ю.Г. Гидромеханические основы процессов химической технологии. М.: Химия, 1987. - 360 с.

22. Бусройд Р. Течение газа со взвешенными частицами. М.: Мир, 1975. - 378 с.

23. Телетов С.Г. Вопросы гидродинамики двухфазных систем // Вестн. МГУ.

24. Сер. математики, механики, астрономии, физики, химии. М.: Изд-воМГУ, 1958,-№2. -С. 15-27.

25. Баренблатт Г.И. О движении взвешенных частиц в турбулентном потоке

26. Прикладная математика и механика. 1953. - Т.17, №3. - С.261-274; 1955. - Т. 19, №1. -С.61.

27. Тодес О.М., Горошко В.Д., Розенбаум Р.Б. Приближенные закономерности гидравлики взвешенного слоя и стесненного падения // Нефть и газ. 1958. -№1. -С.125-128.

28. Броунштейн Б.И., Тодес О.М. Обтекание твердых сферических частиц,взвешенных в турбулентном потоке // Труды гос. ин-та прикладной химии. 1960. -№46. - С. 126-136.

29. Фридман Б.А. О распределении твердых частиц в вертикальном потокежидкости // Изв. АН СССР, сер. Механика и машиностроение. 1963. -№3. - С. 175-176.

30. Дюнин А.К., Борщевский Ю.Т., Яковлев И.А. Основы механики многокомпонентных потоков Новосибирск: Изд-во СО АН СССР, 1965.-74 с.

31. Франкль Ф.И. Уравнение энергии для движения жидкостей со взвешенными наносами // Докл. АН СССР. 1955. - Т. 102, №5. - С. 903-906.

32. Горбис 3.Р. Теплообмен и гидромеханика дисперсных сквозных потоков,- М.: Энергия, 1970. 424 с.

33. Донат Е.В. Взвешивание и перенос твердых частиц в технологическихаппаратах и трубопроводах. Система "газ-твердые частицы". -Дис.докт. техн. наук. М.: МИХМ, 1971. - 267 с.

34. Франкль Ф.И. К теории движения взвешенных наносов // Избранные труды по газовой динамике. М.: Наука, 1973. - С. 669-687.

35. Слезкин Н.А. Основные уравнения движения деформируемой среды частиц с переменной массой//Докл.АН СССР-1951.-Т.79, №1.- С.33-36.

36. Медников Е.П. Турбулентный перенос и осаждение аэрозолей. М.: Наука, 1980.- 176 с.

37. Медников Е.П. Теория турбулентного переноса взвешенных частиц в проточных аэро- и гидродисперсных средах // Теоретические основы химической технологии. 1986. - Т.ХХ, №3. - С.366-374.

38. Марцулевич Н.А. Хаотическое движение частиц в турбулентном потокегаза // Теоретические основы химической технологии. 1987. - T.XXI, №3. - С.362-367.

39. Гельперин Н.И., Айнштейн В.Г. Аналогия между дисперсными системами и сплошными средами // Химическая промышленность. 1987. -№12. - С.32-36.

40. Лева М. Псевдоожижение / Пер. с англ.; Под ред. Н.И.Гельперина. М.:

41. Гостоптехиздат, 1961. 400 с.

42. Дэвидсон Дж., Харрисон Д. Псевдоожижение / Пер. с англ.; Под ред.

43. Н.И.Гельперина. М.: Химия, 1973. - 725 с.

44. Кондуков Н.Б., Сосна М.Х. Теория равновесия бинарных систем в применении к псевдоожиженному слою и начальная скорость переходной области // Химическая промышленность, 1965. №6. - С.402-406.

45. Донат Е.В. Определение дисперсного состава фракций, получаемых в гравитационных сепараторах // Промышленная вентиляция: Сб. ст. -Свердловск: Металлургиздат, 1957. Вып.6. - С.37-39.

46. Донат Е.В., Пономарев F.C., Кирсанов В.А. Исследование уноса частиц изполидисперсного псевдоожиженного слоя // Химия и технология топлив и масел. 1976. - №7. - С.33-37.

47. Пономарев Г.С. Исследование процесса классификации зернистых материалов в аппаратах с провальной решеткой: Дис.канд. техн. наук. -Пермь, 1974.- 138 с.

48. Никитин В.Г. Исследование процесса классификации тонкодисперсныхматериалов: Дис . канд. техн. наук. М.: МИХМ, 1977. - 218 с.

49. Плановский А.Н., Никитин В.Г., Бассель А.Б. Расчет эффективности многоступенчатых систем для классификации порошков // Теоретические основы химической технологии. 1977. - T.XI, №1. - С. 113-116.

50. Кондуков Н.Б. Гидродинамические особенности и условия подобия в переходном режиме псевдоожижения // Инженерно-физический журнал. -1961.-Т.4,№3.-С.31-38.

51. Шохин В.Н., Лопатин А.Г. Гравитационные методы обогащения. М.:1. Недра, 1980.-400 с.

52. Шрайбер А.А., Милютин В.Н., Яценко В.П. Гидромеханика двухкомпо-нентных потоков с твердым полидисперсным веществом. Киев: Науко-ва думка, 1980. - 252 с.

53. Чепмен С., Каулинг Т. Математическая теория неоднородных газов. М.:

54. Изд-во иностр. лит., 1960. 510 с.

55. Толубинский Е.В. Теория процессов переноса. Киев: Наукова думка,1969.-259 с.

56. Донат Е.В., Голобурдин А.И. Аппараты со взвешенным слоем для интенсификации технологических процессов. М.: Химия, 1993. - 144 с.

57. Протодьяконов И.О., Богданов С.Р. Статистическая теория явлений переноса в процессах химической технологии. Д.: Химия, 1983 - 400 с.

58. Турбулентные течения газовзвеси / А.А. Шрайбер., Л.Б. Гавин, В.А. Наумов, В.П.Яценко Киев: Наукова думка, 1987. - 240 с.

59. Монин А.С., Яглом A.M. Статистическая гидромеханика. Механика турбулентности. 4.1. - М.: Наука, 1965. - 530 с.

60. Нигматулин Р.И. Основы механики гетерогенных сред. М.: Наука, 1978.-336 с.

61. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. — М.: Наука, 1978. 736 с.

62. Островский Г.М. Пневматический транспорт сыпучих материалов в химической промышленности. Л.: Химия, 1984. - 104 с.

63. Исмайлов Р.Ш., Абдуллаев Р.Х. К теории двухфазных потоков с переменной массой //Журнал прикладной химии. 1990. - №8. - С. 1662-1666.

64. Непомнящий Е.А. Определение характеристики процесса разделения сыпучих смесей с учетом гравитационного течения частиц // Изв. Ленингр. электротехн. ин-та. 1963. - Вып. 18. - С.317-325.

65. Свешников А.А. Прикладные методы теории случайных функций. М.:1. Наука, 1968.-463 с.

66. Леви П. Стохастические процессы и броуновское движение. М.: Наука,1972.-375 с.

67. Непомнящий Е.А. Кинетика некоторых процессов переработки дисперсных материалов // Теоретические основы химической технологии. 1973. T.XI, №5. - С.754-763.

68. Мизонов В.Е., Ушаков С.Г. К расчету центробежных классификаторовпорошкообразных материалов // Теоретические основы химической технологии. -1980. T.XXV, №5. - С.784-786.

69. Мизонов В.Е., Ушаков С.Г., Кушеров К.Б. Разработка и исследование стохастических моделей разделения пол и дисперсных порошков в осе-симметричных вихревых потоках // Механика сыпучих материалов: Тез. докл. IV Всесоюз. конф. Одесса, 1980. - С.27-28.

70. Кутепов A.M. Стохастический анализ гидромеханических процессов разделения гетерогенных систем // Теоретические основы химической технологии. 1987. - T.XXI, №2. - С. 147-15 6.

71. Дейч В.Г. О вычислении сепарационной характеристики в стохастическойтеории разделительных процессов // Теоретические основы химической технологии. 1987. -T.XXI, №3. - С.411-415.

72. Шабанов С.И. Влияние соударений на скорость установившегося движения полифракционных частиц в вертикальном потоке // Тепло- и массо-перенос в дисперсных системах. — Минск: Наука и техника, 1965. -С.110-118.

73. Бабуха Г.Л., Сергеев Г.И. Экспериментальное исследование соударенийчастиц двухфазного потока со стенками вертикального канала // Вопросы технической теплофизики. Киев: Наукова думка, 1968. - Вып. 1. -С. 31-36.

74. Экспериментальное исследование движения дисперсного материала в восходящей газовзвеси / Г.Л. Бабуха, М.И. Рабинович, Г.И. Сергеев, А.А. Шрайбер // Инженерно-физический журнал. 1969. - T.XVI, №4. -С.639-646.

75. Бабуха Г.Л., Рабинович М.И. Механика и теплообмен потоков полидисперсной газовзвеси. — Киев: Наукова думка, 1969. 219 с.

76. Левич В.Г., Мясников В.П. Кинематическая теория псевдоожиженногослоя // Химическая промышленность. 1966. - №6. - С.4-8.

77. Мясников В.П., Струминский В.В. Состояние механики дисперсных сред