автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Разработка, исследование, методики расчета конструктивно-технологических параметров противоточных струйных мельниц

На правах рукописи

РАЗРАБОТКА, ИССЛЕДОВАНИЕ, МЕТОДИКИ РАСЧЕТА КОНСТРУКТИШО-ТЕШПОГИЧЕСгаЯ ПАРАМЕТРОВ ПРОТИВОТОЧШХ СТРУЙНЫХ МЕЛЬНИЦ

05.02.13 - Машины и агрегаты 'ппоизводство стройматериалов)

Авторефрат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Белгород - 1996

Работа выполнена на кафедре механического оборудования Белгородской государственной технологической академии строительных материалов."

Научный руководитель-

доктор технических наук, профессор Официальные оппоненты:

В.С.Богданов

доктор технических наук, профессор кандидат технических наук, доцент

Ы.А.Вердиян Н.Д.Балера

Ведущая организация: Белгородский опытно-ексшриментальннй завод

часов на заседании диссертационного совета К 064.66.03 при Белгородской государственной технологической академии строительных: материалов (ЗС8012, г.Белгород, ул.Костюкова 46, Главный корпус, суд.242)

V' диссертаций козою ознакомиться в Научной библиотеке Белгородской государственной технологической академии строителыш материалов

Автореферат диссертации разослан 2 19-95 г.

Защита диссертации состоится (А/^Я?? 1593 года в &

¿>0

М.Ю.Ельцов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Переработка крупнозернистых материалов в тонкодисперсные порошки составляет одну из часто используемых и паиболео сложных технологических операция при производстве строительных материалов, в ■ процесса обогащения полезных ископаемых, в химической и пищевой промышленности. Дисперсность получаемого продукта в значительной мэре определяет качество получаемых продуктов и влияет па повышение их технологических и потребительских свойств. Особенно высокой степенью диспергирования долгам обладать порошки, предназначенные для использования в качестве наполнителей при производстве пласпласс, резины, бумаги, вмалей, лаков, красок, керамики и других изделий, применяемых в строительстве.

Наиболее перспективным способом топкого и сверхтотшого измельчения к настоящему времени является способ высокоскоростного измельчения материалов, реализуемый путем придания механического ускорения измельчаемым частицам при помощи струй сжатого воздуха, пара или газа. Использование высоких скоростей, до нескольких сотен метров в секунду, позволяет повысить не только дисперсность получаемого продукта, но и удельную производительность измельчителя, его энерговапряженность и к.п.д. Кроме того, появляется во-змоиюсть реально использовать преимущества высокоскоростного избирательного измельчения многокомпонентных смесей материала с получением продуктов с заданными свойствами и, что немаловажно, хи- ' г.ически чистых от механических примесей, возникающих от износа рабочих тел измельчителя.

Реализовать способ и получаемые от его использования преимущества возмолпо в мельницах струйной энергии, в частности, в противоточных струйных мельницах. При всех их преимуществах мельницы такого типа имеют и ряд недостатков: сравнительно высота® удельный расход энергии (60 - 85 кВт ч/т) и относительно невысокую тонину помола получаемого продукта (10-60 мкм). Кроме того, существующие методики расчета и конструировать противоточных струйных мельниц, на нал взгляд, имеет незавершенный характер что не позволяет эффективно использовать весь споктр их преимуществ из-за конструктивных недоработок. Указанные недостатки потребовали проведения дальнейших исследований в области струйного измольчопия.

До ль работы. Создание и внодреттие противоточных струйных мельниг», разработка методики расчета технологических н конструктивных парамотрон с учетом дпухфлпноЯ структуры изуульчлпмых

штоков.

Научная новизна работы представлена теоретическими методиками расчета коэффициента кнкекцил струйной мельницы; зависимостями , позволяющими рассчитывать конструктивные параметры эиэкторного узла; методикой расчета характеристики эжектора, предельных режимов работы, условий их возникновения и границ протекания; математическими моделями в виде уравнений регрессии, позволяющими получить рациональные конструктивные и технологические параметры помольного блока противоточных струйных мельниц; созданным и апробированным пакетом прикладных программ комплексного инженерного расчета параметров противоточных струйных мельниц с помощью ЭВМ; патентно-чистыми конструкциями противоточных струйных мельниц, новизна которых подтверждена авторскими свидетельствами.

Автор защищает следущие основные положения:

- методику расчета коэффициента 1шжекцаи противоточной струйной мельницы;

: методику расчета конструктивных параметров экекторного узла 1 ротиьот-очной струйной мельницы;

- регрессионные модели, определяющие влияние основных факторов, обуславливающих протекание процесса измельчения, на производительность кайЬйИЦД, Уда&Щй Поверхность получаемого продук'..'а и расход рабЭЧВРО шёргсшешйёлл;

- критерий евш&Шюетй, методику и программное обеспечение расчета рэцмяйяъйах конструктивно-технологических параметров;

- пакет прикладных программ для комплексного инженерного расчета к^ламетров противоточных струйных мельниц на ЭВМ;

- теоретически обоснованное конструктивное решение помольной узла противоточной струйной мельницы, позволяющее повысить аф фективность процесса измельчения.

Практическая ценность работы заключается в разработке методики расчета и соответствующего программного обеспечения определения основных газодинамических к конструктивных параметров процесса измельчения II рекомендациях по выбору рациональных технологических режимов работы противоточных струйных мельниц для измельчения порошков пигментов, обеспечивающих заданную тонкость измельчения при невысоком расходе рабочего газа. По результатам работы разработана новая конструкция помольного блока противоточной струйной мельници, внедрение которой обеспечивает повышение производительности при измельчании пигментов на 16 —23$.

Внедрение результатов работы. Результаты аеоретических и эк-

спериментальных исследований процесса измельчения, М^ТРДОШ рпб~ чета рациональных конструктивных и режимных параметре;?, puspía-*-тайный вариант мельницы производительностью до 2 т/ч Kfs^psfü/ § производство на Белгородском вкспермептально-механиче.сасм

Апробация работы.Осповпые половения и результата дясеерга-ционной работы были долокены и обсукдены на научно-техотчега^х конференциях, проводимых в БолГГАИ: "Физико-химические проблеет материаловедения и ноше технологии" в 1991 г., "Ресурсосбере-гепцие технологии строительных материалов изделий и конструкций" в 1993...1995 г.г.; на Всероссийской научно-практической конференции "Высиая скола России и конверсия" в г. Москве в 1993 г.

Публикации. По результатам работы опубликовано 4 статьи, получено 2 авторских свидетельства л 1 патент PS на изобретете.

Структура и объем -работа. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения, содержащего основные результаты и выводы. Работа включает 154 страницы, в том числе 120 стр. машинописного текста, 9 таблиц, 51 рисунок, список литературы из 105 наименований и прилозения на 35 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Обоснована актуальность теш диссертации, указана научная повизна, практическая значимость и нзлокены основные положения, выносимые на защиту.

Глава 1.Представлен аналитический обзор современного оборудования, применяемого для тонкого п сверхтонкого измельчения. Установлено, что при всем разнообразии существующих типов помольного оборудования одпим из перспективных видов оборудования для тонкого и особенно сверхтонкого измельчения являются струйные измельчители. Дап сравнительный анализ существующих конструкций струйных мельниц и рассмотрены направления их совершенствования. Отмочено, что струйный.помол наиболее целесообразно применять при измельчении дорогостоящих или дефицитных материалов, например для получения высококачественных пигментных порошков.

На основе проведенного анализа промышленных способов п схем производства природных голозоокиешх пигментов показаны преину-cío с тв а использования прогпвоточных струйных нельнпц при производстве таких пигментов.

Для обеспечения напболызрй эФ1ективноста процесса измольчения предложена новая принципиальная схема помольного блока противоточпой струйной кзльшцы, предназначенной непосредственно для получения пигментов по сухону способу.

Отмечено, что яоззверпэшость теоретического- :обосповшшя

о

газодинамики помольных процессов и базирующейся на ее основе методики расчета помольного блока противоточной струйной мельница не позволяет оптимально подобрать его конструктивные характеристики и в полной мере использовать особенности механизма разгона и разрушения измельчаемых частиц.

Исходя из вышеизложенного в диссертационной работе ставятся следующие задачи:

1.Разработать методику аналитического расчета конструктивно-технологических параметров противоточных струйных мельниц с учетом двухфазной структуры измельчаемых потоков.

2.Рассмотреть предельные режимы работы экектора струйной мельницы и определить условия их возникновения.

3.Установить методом планирования многофакторного эксперимента регрессионные зависимости производительности мельницы, величины удельной поверхности получаемого продукта и количества расходуемого газа-энергоносителя от входных конструктивно-технологических факторов и провести экспериментальную проверку в лабораторных условиях разработанной методики расчета и теоретических моделей. 4.Определить критерий оптимальности, методику и программное обеспечение его расчета.

5.Разработать алгоритм комплексного инженерного расчета и пакет прикладных программ для его реализации на ЭВМ.

6.Используя разработанную методику расчета, создать и внедрить в производство патентно-чистую конструкцию противоточной струйной мельницы для получения келезоокисшх пигментов.

Глава 2. Представленный в главе анализ существующей теории струйных мельниц позволяет утверждать, что сложившийся подход с использованием метода рассмотрения одиночной частицы в потоке измельчаемого материала полидисперсного состава вряд ли может представлять научно обоснованную теорию. На наш взгляд целесобра-8но рассматривать методику расчета мельниц такого типа, исходя из газодинамических параметров, получаемых на основе двухскоростной модели течения газа и твердых частиц.

В первую очередь необходимо связывать все основные затраты на измельчение с процессами, протекающими непосредственно в помольной каморе и узлах, примыкающих к ней. Следовательно, решение вопроса повышения качественных показателей процесса измельчения лежит в области создания эффективного математического аппарата, позволяющего рассчитать рациональные конструктивно-технологические характеристики помольной камеры и эжекторних узлов.

Одним из основных параметров, определяющих степень энерге-

тического обмеза вкектируеного в рабочего потоков, а следовательно эффективность процесса измельчения в струйных мельницах является коэффициент интекции. В случае дая двухфазных потоков следует рассматривать коэффициент шпекцни то газовой среда

V ¡Г (*>.

р

и коэффициент ингекции по твердой составляющей

V ?г •• (2>

р

где количество подсасываемой газовой составляющей в эгекти-руеком потоке; ат- количество твердой составлящей в эшстаруемш потоке; о - количество рабочего энергоносителя, расходуемого при экектированил.

Приняв допущение о том, что до поступления в разнящую трубку на участке 1-1 (рис.1) совпадащен с входным срезом сопла и сечением 2-2 на входпой плоскости рззгоппой трубки рабочий н эгиктируемый пото1Ш не скешвагтся,- и решпз уравнение импульсов относительно о , получили нырагиши для определения достигимого

Рис.1. К определению коэффициента шшзкции

коэффициента инжекцик струйной мельницы через основные газодинамические параметры:

Т ФгФлак^к23Г «сЛАГ ^йГ РК2>

где пр,«а„„«ас*- критическая скорость рабочего, инетктируомого и смешанного потоков соответственно; кж,кр,кс- показатель адиабаты рабочего, инжектируемого и смешанного потоков; П^.П^.^, -

приведенное критическое давление рабочего, инжектируемого и cue-, шанного потоков; Рр1Ри,Рс3- статические давления рабочего, инжектируемого потоков и смешанного потока в сечении 3-3; Х^.Я^Д^-прнведенная изоэнтрошая скорость рабочего, инжектируемого и смешанного потоков в сечениях 2-2 и 3-3 соответственно; q^.^.cp^-KO-в^Нициешы потерь скоростей по сечениям; Р^.Р^- давление рабочего и инжектируемого потоков в сечении 2-2; отг,%г- приведенная массовая скорость рабочего и инжектируемого потоков в сечении 2-2; s^Bg- козффацивнты скольжения по скорости во входном и выходном сечениях разгонной трубки соответственно.

Следует отметить, что поскольку скорость потока в выходном. сочашш 3-3'разгонной трубка да мозгат быть более критической, то игаорвал возиааш изменений приведенной нзоэнтропной скорости смешанного потока находится в пределах 0 < Хс3< 1.

Уршяшкго для определения доетавкакого коэДициента вшшкции пра иаотудкошш второго продельного режима (на стадии эжектирова-ния потока тверда частиц в разгонную 'трубку), который возникает нра условии wua, сщшсаваэтся в виде:

WAA WMl

ы\ = ЬУсДз'Ь'" VVWHps

W

С с;к с СЗ

где т?с3- скорость смешанного потека в ваходноы сечения разгонной трубки; qpS- приведенная массовая скорость рабочего потока в любом из сечении а-з разгонной трубки.

В приведенные формулы входят все основные газодинамические параметры, определяют® интенсивность протекания процесса на стадиях смешения и разгона измельчаемых частиц в струйной кйльнице. В представленной в глава 2 методике продлокош вырааазния для их расчета. После определения значений коьЯйзцаонтов ишвкции ит и (ит)пр2 производится их сравнение. Если Ц,)цр2сит, то принимается в качество достшшмого коэффициента шшодш значение (ит )п?2 Если (ит)п-р2> ит, то расчет производится шовь о изменением Хс3 в сторону уменьшения с заданны:.! пагом до Лс3= 0. Из полученного ряда значений выбирается максимальное, которое принимается за искомую величину достижимого коэОДщщонта шкекции противоточной струйной мельницы.

Полученные в ходе расчета достижимого коаМвдионта инфекции ит осиошшэ газодинамические параметра позволили перейти к опре-долеп»* конструктивных размэроп адакториых узлов протквоточных

струйных мельниц.

Критическое сечение 1р<( рабочего сопла (рис.2) определяется из выражения:

V «ЗЙг * (б>

Рис.2. К определению поперечных сэчений эизкторного узла

Размер выходного сечзнил рабочего сопла в сечении 1-1 находится в прямой зависимости с критическим сечением:

р!

чр1

(б)

Входное сечение рабочего сопла определяется по скорости потока энергоносителя в подводящем трубопроводе:

Г 3 -Р р.. .

(7)

Выходное сечете разгонной трубка определяется тщтгешеи:

¿,= г.

УЬМ*.

(1 + ц+ и) .

(в)

Кроме того следует и.:эть ввиду, что для цктацдрэтвскоа роэ-гоппой трубки справедлива следукдая вагясжость:

Гв2" ГрГ

о)

Критическое сечзшэ скатого потока шалогачпо урашзтт (б) запишется как:

, °сас* „ V1 +

(10)

При проектировании эжектора струйной мелышцы важно правильно набрать длину разгонной трубки. Условно всю ее длину удобно представить в виде двух участков (рис.3): смешения и разгона смешанного штока.

В этом случае длину разгонной трубки можно представить как: ь-10+1з. (11)

Рис.3. К определению длины разгонной трубки экектора Длина участка смешения определяется по формуле:

V -Ьх* • <12>

2

где'г,, и т - радиусы разгонной трубки и рабочего сопла; а - угол раавем однофазной струи, из литературы а = 23 - 26°

; Длина участка разгона смешанного потока определяется га ння:

_!_ - Л! - ш

где С - коэФ1ициент'трения, определяемый по формуле:

I С « -5-г—р . (14)

\ (1.74 + 1«! )г •

Величина относительной шероховатости внутренней поверхности разгонной трубки диаметром е^ зависит от высоты Еиступав ь, т.е. вадаэтся классом чистоты обработки и аычисляется из выражения:

е - . (16)

Приведенные выражения при их последовательном решении позволяют рассчитать все основные газодинамические в конструктивные параметры Эжектора струйной мельницы. На их основе в работе представлен алгоритм комплексного инженерного расчета помольного блока и пакет прикладных программ для его реализации на ЭВМ.

С целью изучения работы струйной мельницы при различных вариантах определящих факторов и степени взаимодействия газового потока и измельчаемых частиц рассмотрены предельные режимы работы эзэкторного узла и условия их возникновения.

Первый предельный режпа наступает тогда, когда во входном сечении разгонной трубки скорость инжектируемого потока достигает критического значения, т.е. Х>а= Ххг= 1. В этом случае коэффициент инфекция определяется выражением:

к, П„„Р 1 1

«дат «4- ч.'-^ «в>

и его величина ограничивается критической скоростью инжектируемого потока аи)1.

Второй продельный режим возникает в разгонной трубке непосредственно в момент, когда скорость рабочего и эжектируемого потоков становятся равнши и не могут превышать критического значения, т.е. 1. В этом случае коэффициент инжекции

определяется по формуле:

к П^Р1 1

где приведенная массовая скорость рабочего потока в любом'сечении Б-в разгонной трубки равна:

Л з Л /—Е

Чра= / -< > /1- Прв-^ . (18)

Наступление третьего предельного режима обуславливается достижением скорости смешанного потока на выходе из разгонной трубки своего.критического значения, т.е. Хс3= 1. При эта: выражение для расчета коэффициента шжекции имеет следущий вид:

^йта; -0 + V <,9)

и его величина находится в пределах, ограниченных критической скоростью смешанного потока ас^.

На основании предложенной методики разработан алгоритм комплексного инженерного расчета и создан пакет прикладных программ для определения газодинамических и конструктивных параметров помольного блока противоточной струйной мельницы с помощью ЭВМ.

Проведенные с его применением расчеты лабораторной струйной мельницы позволили установить теоретически достижимые значения коэффициентов инжекции при различных величинах давлений актируемого Ри, рабочего Рр потоков и расчетные значения скоростей смешанного штока па выходе из разгонной трубки.

Как видно пз графиков (рис.4), предпочтительным является задание режима работы мельницы с итзад= 0,4, что соответствует количеству подаваемого на измельчение материала ог= 10 - 12кг/ч, при давлении эжектируемого потом в пределах Ри= 0,1 - 0,25Ша и давлении рабочего энергоносителя Рр= о,6ЫПа.

На рис.5 представлены зависимости изменения достижимого коэффициента инжекции щи итмд= 0,4 от давления рабочего энергоносителя Рр, из которых видно, что в этом случав предпочтительным выглядит использование варианта с Ри= 0,1 - 0,2МПа при давлении Рр= 0,4 - О.ЙШа. Таким образом,теоретически подтверадается пред-лоаешая схема конструктивного исполнения помольного блока струйной мельницы с подпором давления инжектируемого потока.

Расчеты конструктивных параметров позволили установить, что рациональные размеры диаметров разгонных трубок для данной мельницы находятся в пределах ас= 12 -15мм (по Акулову В.И.- с1т= 18мм) при диаметре сопел й,= 4мм и эффективной длине разгонных трубок ьт= 175 - 185ш в зависимости от достижимого коэффициента инфекции и давления эжектируемого потока.

Глава 3. Обоснован выбор и представлена методика проведения экспериментальных исследований по измзльчению железоокксных пигментов в противоточной струйной мзлысщэ. Изучены физшсо-мехаии-ческие характеристики измельчаемого материала. Описана конструкция стендовых установок,приведены технические дшшые использованного оборудования и средств измерений.

Программой исследований на первом этапе проведения экспериментов предусмотрено установить степень влияния давления экекти-руеюто потока па скорость смешанного потока па выходе из разгон-вой трубки и на основе анализа полученных данных определить варьируемые параметра полного факторного эксперимента.

В качестве плана для второго этапа экспериментальных после-

Un*A'0.5

0.3 0.4 рта

Рис.4. Графики зависимости достигимого коэффициента ннЕекции от давления злектируемого потока итисх= Х(Ри)

Ur«ic

а/ аг аз а.4 ai йб а? р^мпа Рис.б. Графики зависимости достинмого коэффициента ийавгащ от давления рабочего потока uT„KM 1 (Р ). 1 - Р = '0,01 Шо; 2 - Р = 0,1МПа; 3 - Р » 0,2МПа; 4 - Р » О.ЗШа

И • и * "

даваний выбран центральный композиционный рототабельный план полного факторного эксперимента ШЭ ЦКШ 2. В качестве функций отклика на воздействие факторов, определяющих характер протекания процесса, выбраны: часовая производительность о мельницы, удельная поверхность Б получаемых порошков пигментов, массовый расход энергоносителя ор. В качестве основных факторов влияющих на функции отклика на основе априорной информации предложены: диаметр рабочих сопел а,, диаметр разгонных трубок ат, давление инжектируемого потока Ри и количество подаваемого на измельчение материала от.

Глава 4. Проведены исследования по определению скоростей смешанного потока на срезе разгонной трубки при различных комбинациях диаметра рабочего сопла а,, диаметра разгонной трубки ат, давления инжектируемого потока ,Р при работе эжекторного узла в режиме струйного компрессора. С помощью проведенных экспериментов определено: средние значения скоростей смешанного штока на выходе из разгонной трубки находятся в пределах 140 - 2(50 м/с дяя различных комбинаций; предпочтительным является использование рабочего сопла ас= 4мм, разгонной трубки <1т= 12мм, давления инжектируемого штока Ри= 0,1 - 0,2МПа, что полностью совпадает с расчетными давними, полученными по предложенной методика. Подтверждена правильность выбора регулируемых факторов полного факторного эксперимента.

Получены уравнения регрессии, адекватно описывающие процесс измельчения пигментов в противоточной струйной мельнице.

Для производительности: а * -4,67 + 1,БЭ(1С+ 0,22ат+ гО,БРя- 0,7аг~ 0,55а*- 0,02^ + 20Р^+

+ 0,070® + 0,194Д + 2,11^- 0,044^- О.Ббв^ - 0,03^0,-

- 3,44РИ0Т . (20)

Для удельной поверхности;

В «= -21018,9 + 2777,84 + Б989,7ат+ 37473,5РИ+ 1016,60^ 1685,6<£

- 247,2(1®- 287071*+ 32,70®+ 680,30^- 3656,ба^ 132,8<1С0Т-»

^ 723,5<1тРи- 85,ЗЛтОт- 2?14,1РиОт . (21)

Для массового расхода рабочего энергоносителя: Ч « -33,54 + 16.04(1с+ 1,494т+ 191.44РВ~ 2,840^ 1,04а®- 0,08^ + О.ОПф 0,094 <1 - 8,55(1 Р + 0,263 С - 7.04Р О. (22)

К Т СТ Ти т * и т

Аявллэ полученных регрессионных зависимостей показал,что да литого Рч-^прм входах параметров дг, ат, Ри, существует пред-

iü

почтительное их сочетание, когда проивьодигальность и удельная поверхность стремятся к максимуму при минимальном расходе рабочего энергоносителя. К такому варианту следует отнести следу идее сочетание входных парметров: dc= 3,5 - 4,2мм; dT= 12 - 15мм; Ри= 0.1 - 0,2Ша; 0т= 10 - 12,5кг/ч, что с точностью до \\% совпадает с расчетными значениями по предлогенной методике.

В работе решена задача оптимизации процесса измельчения. Б качестве критерия оптимальности была выбрана следующая функция:

?(с1с,йг,Ри,от) = a,(Q - V2 + + a3(s - sQ)a> <23) где а.,а» а_ - весовые коэффициенты, регулирующие значимость

I С| J

(вклад) того или иного слагаемого и учитнвапцие различие в абсолютных значениях и размерностях соответствующих величин; q -производительность мельницы, рассчитываемая по уравнению регрессии; Qq- требуемая производительность мельницы; 0р- расход рабочего энергоносителя; S - величина удельной поверхности получаемого продукта, рассчитываемая по уравнению регрессии; SQ- требуемая величина удельной поверхности.

Задача по определению основного критерия оптимизации для случая Q —»- max, S —- шах, Gp-»-min тлеет следующее решение: максимальные значения функций отклика Q = 13,2кг/ч, s= 394В0см2/г и минимальное значение 0р= 39,5кг/ч достигаются при d = 3,6мм, dT= 14,25мм, Рм= 0,1МПа и 0т= 12,Бкг/ч.

Рассмотрен случай определения локального критерия оптимизации применительно к решению конкретной технологической задачи в условиях для Q = oonat = 10кг/ч, S = oonat = 37000см2/г, ap-»-min. В рассмотренном случае минимальный расход рабочего энергоносителя ор= 39,86кг/ч при значениях близких к заданным Q = 9,97кг/ч и sQ= 36998ск^/г достигается при следущих значениях входных факторов: dc= 3,47мм; dx= 12,7км; Ри= 0,21ЫПа; От= 11КГ/Ч.

Полученный критерий оптимальности был в дальнейшем использован при исследованиях и наладке промышленного образца струйной противоточной мельницы.

Глава 5. Промышленный вариант струйной мельница СМ - 2т был, изготовлен с использованием основных положений диссертационной работы, и внедрен в производство в ОАО Белгородский опытно-экспериментальный завод с целью получения высокодисперсных келезо-окисных пигментов из запасов Лебединского месторождения КМА. Проведенные промышленные испытания с 10.06.94г по 10.07.94г показали эксплуатационную надежность изготорленной установки. Были получены следующие результаты испытаний: производительность мельницы - бБОкг/ч; расход энергоносителя (скатого воздуха)-

- ЮТОкг/ч; дисперсность получаемых пигментов - остаток на сите 0063 - отсутствует, остаток на сите 0045 - отсутствует, удельная поверхность получаемого продукта згбООа^/г.

Экономический эффект от внедрения мельницы в ОАО БЭХ!3 составил 191Б7 тыс.руО.(в ценах 19Э4 года)

основные результаты и выводы

1.Анализ основных направлений развития и совершенствования техники и технологии тонкого и сверхтонкого измельчения показал, что одним из перспективных путей в данной области при переработке дорогостоящих и дефицитных материалов, является разработав и совершенствование существующих конструкций струйных мельниц на основе уточнения методик расчета их технологических и конструктивных параметров с учетом двухфазной структуры измельчаемых штоков.

2-Еа эрзввв изобретений разработана конструкция помольного йазка. ггазизггзщьа интенсифицировать' процесс сверхтонкого измель-«зегя хадаетшигетх пигментов в противоточных струйных мельницах.

з.На осшпяеии теоретических и экспериментальных исследова-ес2 разработана уточненная методика расчета коэффициента ннкекции; площади критического сечения рабочего сопла , площади сечения разгонной трубка на входе эаекгируемого потока, площади сече-рия разгонной трубки *3 на шходо смешанного потока; длин воз смешения 1с и разгона 1р разгониой трубки.

4.Определены значения теоретически достижимых коэффициентов шшекции по твердой фазе и установлен характер их изменения в зависимости от величины давления инжектируемого потока. Установлено, что увеличение давления экектируемого штока в {,5 - 2 раза позволяет увеличить коэффициент шшекции струйной мельницы па 20 - 2556 и повысить производительность на 18 - 2\%.

Б.По предложенной методике разработан алгоритм комплекспого инженерного расчета конструктивно-технологических параметров противоточных струйных мельниц и создан пакет прикладных программ для его реализации на ЭВМ.

6.В лабораторных условиях произведена экспериментальная проверка разработанной методики расчета и теоретических моделей. Ыотодом планирования полнофакторного эксперимента установлены регрессионные зависимости производительности а, величины удельной поверхности получаемого продукта в -и расхода энергоносителя 0р от конг^ихшшо-технолотчоскнх паракеэроз: диаметров рабочих сопел о,; дашж$ца разгонных трубок <1^ дшхяения шжоктируекюго потока

Ри и количества подаваемого на измельчение материала GT.B результате установлена общая область расположения оптимумов по выходным параметрам Q, s, Gp: 3,5 < dc sg 4,2 мм; .12 <=; d^ < 15 мм; 0,1 sg P^sS 0,2 Ша; 10 Gt 12,5 кг/ч, что подтверкдает-ся адекватностью квадратичных моделей и достаточно точно совпадает с расчетными данными, полученными при проверке предлагаемых методик. Расхождение мекду теоретическими и экспериментальными значениями не превышает 11$.

7.Предложен критерий оптимальности процесса измельчения, методика и программное обеспечение его расчета. Выявлены закономерности изменения входных факторов при минимизации расхода энергоносителя Gp для различных значений удельной поверхности S и производительности ср. В рассмотренном случае определения локального критерия оптимальности применительно к решению конкретной технологической задачи в условиях для Q = conBt, s = const, Op-*" rain получены следующие значения входных факторов: d.=3, i?;.:!; d?= 12,7)34; Рн= 0,21МИа; 0т= 11кг/Ч.

8.Разработанная конструкция противоточной струйной мельницы C?i - 2т внедрена в производство ОАО Белгородский опытно-эксперл-центалышй завод. Проведенными испытаниями доказана эффективность ее использования для производства тонкодиспэрсяых хелезоокксных пигментов из сырья Лебединского месторождения ША. Экономический аффект от внедрения мельницы составил 19157 тнс.руб. (в ценах 1994 года).

Основные пологвшя диссертации опубликованы в следующих работах:

1 .Богданов B.C., Уваров В.А., Шаблов A.C., Семикопенко H.A. Теоретико-экспериментальные исследования параметров струйного измельчителя дая получения красящих пигментов на основе зкелезнстых кварцитов./ Тез. докл. конф. "Сизико-химическне проблемы материаловедения и новые технологии". Белгород.- 1991.- с.45-46.

2.Богданов B.C., Уваров В.А., Семикопенко.H.A., Хлудеев Ю.В. Исследование возмоаюстей деашйеграторного измельчения как прэд-парительной стада перед измельчением материалов в струйной мельнице./ Тез. докл. i/еадун. конф. "Ресурсосберегающие технологии строительных материалов, изделий 'и конструкций". Белгород.-1933.- С.40.

3.Богданов B.C., Уваров B.Ä.-, Хлудеев ТО.'В., Семикопенко / Д. Использование струйных противоточных мельшщ для получения сверхтонких Порошков./ Тез. докл. Всероссийской научнб-практическо'й койф. "Высшая школа России и конверсия". йосква.- 1993.- c.iß-47.

4.Богданов B.C., Уваров В.А. Теоретические и экспериментальные исследования блока помола противоточных струйных мелышц./ Тез. докл. мекдунар. козф. "Ресурсо- и энергосберегающие технологии строительных материалов, изделий и конструкций". Белгород. -1995. С.3-4.

5.А.с. 1662688 (СССР). Струйная мельница./ Богданов B.C., Уваров В.А., Шаблов A.C., Семикопенко И.А. - Опубл. в б.и. н 26, 1991.

6.А.с. 1733098 (СССР). Протпвоточная струйная мелышца./ Богданов B.C., Увароз В.А., Еаблов A.C., Сешкопенко И.А.- Опубл. п б.и. II 18, 1S92.

7.Патент PS н 2036729 на изобретение "Струйная мельница"/ Богданов B.C., Потапенко А.Н., Уваров В.А. - Опубл. в б.и. Н16, 1995.