автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Сортировка сыпучих материалов в газоцентробежных и инерционно-отражательных классификаторах

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫ!? ТЕХНОЛОГИЧЕСКИ»! СГО г- " УНИВЕРСИТЕТ

1 1 о

ЛЕВДАНСКИЛ Александр Эдуардович

удк 65.022: 621.923

сорткрсняа аяучгк клтериаяоз в гдзоциггровешож

И ЮЕЕРЦ!!0!П!0-0ТРЛ),1ЛТШЫШХ ГСЛДОСКИМТОРЛХ

05.17.03 - Процессы и аппараты химической технологии

АВТОРЕОЕРЛТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Минск 1994

Рабвда; выполнена в Белорусском государственном технологическом университете. 7

Научный руководитель Официальные оппоненты:

доктор технических наук^ профессор ПЛЕХОВ И.М.

доктор технических каук профессор Еородуля В.А." кандидат технических наук, доцент САЛЮЯЛОВ М.В.

Ведущая организация

Гомельский химический аавод.

Защита диссертации состоится "_3_." _марта_ 1594 г. б

_15_час. на заседании специализированного совета К 056.01.03 по присуждению ученой степени кандидата наук в Белоруском государственном технологическом университете ( Е20&ЗС, г. Минск,' ул.Свердлова, 13а ).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Белорусскогс государственного технологического университета.

Автореферат разослан "££" ¿¿{/»¿сАЛ- ЮЭ4 г.

Ученый секретарь яа; зированного к.т.н., доцент

специа; зированного совета ¿/{Л// — МАРКОВ В. А.

А/ -

- 3 -

огдал хдрактеркспшл рлшш.

Актуальность работы. Процессы классификации, т. е. разделения зернистых материалов на фракции, широко используются в химической, горнорудной промышленности, в производстве строительных материалов, а такие по многих других отраслях и сельской хозяйстве. В большинстве производственных процессах они является одним из самых ответственных звеньев определяющих качество конечного продута. В настоящее время существует целый ряд способов классификации, однако несмотря на широкое применение этих способов в промышленности и сельском хозяйстве, аппараты для их осуществления имеют целый ряд недостатков, и требуют дальнейшего совершенствования. Решение данной проблемы являлось целью проведенных исследований.

Цель работы: Разработка высокоэффективных аппаратов для классификации сыпучих материалов, теоретические и эксперемеяталь-ные исследования движения разделяемых частиц, математическое моделирование происходя^« процессов, исследование эффективности классификации в зависимости от конструктивных и технологических параметров, промшленчое внедрение разработанных конструкций

Научная новизна. Разработаны и изучени физические модели процесса классификации сыпучих материалов в проточных газоцентробеп-!1и: и инерционно-отражательных классификаторах и определоки осиои-ные стадии этого процесса.

Разработана математическая модель свободного движения твердой частицы под воздействием закрученного газового потока в перфорированное элеиэиге, получека математическая модель движения частицы по поверхности врадэвдегося диска с учетом воздействия на нее о:с-ругакщгй воздушной'среди.

йк?ревэ тесретшгесю; и зксперпмэкташго определен граничный размер частец прогодяцях 'серей отверстия пег^оркрозгквого цилиндрического элемента при сошостисм дштэш?л в ием гшсручеггкого газового потока и твердой фаз и.

Получена теоретическая зависимость дл.1 условия скользящего движения частицы по поверхности рззбрасиг.ггг^эго диска.

Экспериментально исследована зффзкпшпость процесса классификации сыпучих кагзр'-агоп в гало"ентробз.га».ш: и кперциоюю-отрага-тельиых гсЕаеафлк&торах я определены оптга.аяы:иэ р^кзяю-гапетрук-типпиз пгрз«зтрн рвзрабо?иг.аи алпзратоп.

Пг ткгшгескзя ценность г, реализация ра&оти.

Разработаны ютакерккз пэтолнки рзочэта газсцентробеккых н

инерционноотракательных классификаторов. Газоцентробелные классификаторы использованы при разработке принципиально новых малогабаритных установок по производству перловой крупы. Применение газо-центробекных классификаторов позволило е 16 раз уменьшить металлоемкость новых установок, в 2 раза снизить расход электроэнергии на 1 тонну продукции Г) сравнении с промышленными аналогами и обеспечить Енсокое качество продукта, в результате чего эти агрегаты выпускаются серийно и пользуются большим спросом. Инерционно-отражатель иые глассификатори внедрены на установках по производству гречневой крупы так;« выпускаемых серийно, что позволило получать продукт высокого качества при минимальных его потерях.

Апробация, работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуддались на научно-технических конференциях Белорусского технологического института в 1991- 19ЭЗ годах.

/.втор защищает:

- Новые конструкции газцентробежных и инерционно-отражательных 11яас с ификат о ро в.

- результаты теоретических и экспериментальных исследований по определению величины граничного верна разделения в газоцектробеж-¡¡щ классификаторах;

- результаты экспериментальных исследований эффективности разделения б новых конструкциях классификаторов в зависимости от конструктивных и технологических параметров.

Математические модели : - свободного деижния твердой частицы под воздействием закрученного газового потока в перфорированном элементе.

- «иикения частицы по поверхности равномерно сражающегося диска с учетом содействия на нее округавдей среды.

Результаты промыакгшшх испытаний и внедрений, гаеоцентробед-иьи и инерционно-отражательных классификаторов.

Публикации. По теые диссертации опубликовано 4 статьи и получено 3 авторских свидетельства на иьобретения .

Структура и об; "1 работы. Дкссоргация состоят из введения, четырех глав, заключения, списка попользованной литературы ( '136 на-ишноваакг!), приложении. Работа излоагка на 189 страницах машинописного IV.ста, сод*р&н 839 р:-;сункоь.

- 5 -

гсдермсев рлеоти

1. лн/ивгз соеркшпшх спссобоп и устройств

для штжшлдо« сшучего МАТЕРИАЛА.

Процессы классификации, широко используются ео многих отраслях народного хозяйства.

Из известных способов классификации наибольшее распространение получили: механическая классификация, воздушная сепарация и гид-рав л иче с ка.! клас с ифи кация.

При механической классификации применяя сита с разными отверстиями, можно разделить гернистый материал практически на любое число фракций. Однако эксплуатация грохотов доставляет много хлопот. Наличие в грохотах узлов совершающих вращающие, колебательные, вибрационные или другие сложные движения делают эти машины не надежными в эксплуатации. Второй причиной является забивание классифицирую:::;« сит.

Для очистки сиг широко используются различные способы и пред-логается много новых, однако во всех случаях достижение полоки-тельньк результатов происходит за счет усложнения оборудования, что приводит.к дальнейшему снижению его надежности.

Пневматическая и гидравлическая классификация особенно пироко используется при работе помолышх агрегатов.

В срзвиешш с аппаратами механического грохочения, воздушные классификаторы имеют два важных преимущества : процесс классификации происходит во всем пространстве рабочей воны аппарата, благодаря чему молю достичь высокой удельной производительности ; отсутствие класси$ндируюцей поверхности с отверстиями, позволяет обеспечить высокую эффективность и производительность при разделении мелких и тонких классов' материала, а такте легче разрегама проблема защ-гсы рабочих органов аппаратов от абразивного износа.

Основным недостатком данных сепараторов является невозможность достижения высокой четкости разделения классифицируемого материала по граничному зерну.

Глпшкм недостг.лсоы гидравлической классикнкацна является то, чго пссль разделение тазе фракции материала п?.;ега? высокую влая-• ^-сть.

Тикны сбразон для дальнейшего совершенствования процесса :слассификации сыпучих материалов требуется разработка ноекх способов и конструкций для их осуществления, а та!«ю проведение теоре-

- б -

тическнх и экспериментальных исследований с целью разработки ин»-норних методов расчета.

2. РАЗРАБОТКА II Ш1ЗДЗЗА1Ш ПРОТОЧШХ ГЛ30-ЦНГГИ)ЕЕ£аШ

Устранить недостатки, присущие обоим способам при сохранении многих их достоинств, можно путем использования для классификации способа проточного разделения, при котором в отверстия перфорации буд?г проходить частицы, размер которых значительно меньяй диаметра отверстий и, тем самым, исключается их аашшмпЕалие в отверстиях перфорированной поверхности .

Одна на конструкций проточного газоцентробежного класскфикато-ра представлена на рис.1. Движущей силой процесса классификации в этих аппаратах является скоростной воздушный поток.

При работе аппарата в патрубс.. 5 вентилятором подается воздух, который за счет многолопастного завихрителя 4 в вихревой ка-

шглссшшАтогоа огшш цдтшшоа

1

мере 3 приобретает вращательное движение. В зихре-Еую камеру через патрубок 6 также подается полидисперсный материал. Ча выходе из патрубка он отражается об отражательный конус, подхватывается закрученным потоком воздуха, за счет центробежных сил отбрась'' а-ется к стенке и далее, вращаясь по перфорированной

Рис. 1. Схема газоцентробежного классификатора

I крупны;; I продукт

.ьтру стенке элемента ?. движется вкьз. Тек как давление Ера-сагацегося воздетого потока у перфорирогчнной стенки элемента будет повыаенным, то часть его будет поступать из элемента через отверстия перфорации в корпус 1 аппарата. Мелкие частицы материала, двигаясь по стенке и пролетая над от-

верстками перфорации элемента за счет центробежной силы и за счет воздействия радиального отходящего потока воздуха, также будут вовлекаться в отверстие перфорации. С уютом воздействия всех сил, действующих на частицу, она будет двигаться над отверстием под определенным углом. Опуститься в отверстие на глубину, равную половине диаметра, и тем са(/ым пройти через него и попасть в корпус могут частицы, размер которых значительно меньше размера отверстия. Из корпуса частицы с воздухом поступают через патрубок 7 в пылеулавливающие устройства, где происходит отделение твердой фазы от газового потока. Более крупные частицы материала и основной поток воздуха, двигаясь внутри перфорированного элемента, при выходе из аппарата поступают в циклон 8, где происходит их отделение. Таким образом при данном способе классификации забивка отверстий частицами, исключается.

Изучение влияния конструктивно-технологических факторов на эффективность классификации и величину граничного зерна разделения в газоцентробежных классификаторах является темой дальнейших теоретических и экспериментальных исследований.

Изучение физической модели процесса классификации в гагоц'знт-'робежных классификаторах позволило сформулировать основные задачи дальнейших исследований. Для решения которых были проведена теоретические и экспериментальные исследования по изучению: а) длины участка элемента необходимая для того, .чтобы частицы сыпучего материала достигли его поверхности; б) оптимального диаметра отверстий перфорации, в зависимости от требуемого размера граничного зерна разделения; в) оптимальной длины второго участка перфорированного элемента,■ необходимого для осуществления более полного процесса разделения; г) влияния конструктивно-технологических параметров на эффективность класЬификации.

С целью проведения экспериментальных исследований и проверил теоретических результатов, был-_. разработана и изготовленна экспериментальная установка, позволившая получать более полную информацию о происходящем процессе разделения по всей длине перфорированного элемента.

Определение длины участка перфорированного элемента ,на которой частицы достигнут его стенки изучалось не только экспериментально но и теоретически. Из литературного обзора установлено ,что опнсат*- движение потока частиц не представляется возможным из-за сложности многих явлений, происходят« при их взаимодействии мевду

- О -

собой. Поэтому задача была несколько . упрошэна и рассматривалось движение одиночной частицы в закрученном газовом потоке.

За основу математического описания распределения скоростей газовой среды в рабочем перфорированном элементе принимались зависимости представленные в Еиде полиномов третьей степени, которые были получены экспериментально, при условиях адекватных нашему случаю.

Произведя анализ и оценку действующих на частицу сил, составлены уравнения движения частицы в цилиндрической систе-'е координат под воздействием закрученного газового пото!?а.

< ¡^¡Щ-ЪЩ-Щ)^ (!)

сИ

Используя разработанную математическую модель движения одиночной частицы в закрученном газовом потоке, были получены теоретические кривые достижения част"цей стенки перфорированного элемента в зависимости от: размера частиц; с ре дне рас ходко Л скорости газовой среды; угла закрутки газовой среды и т. д.. С целью выявления области применимости полученных теоретических результатов были проведены экспериментальные исследования на опытной установке.

Анализируя полученный теоретический и экспериментальный материал, можно с дГЗстаточной точностью утверждать, что длину первого участка рабочего разделительного злемен а можно принять равной двум диаметрам этого элемента на входе. Кроме того,следует отметить, что дан^й участок разделительного элемента целесообразно -•ьтолнять нэ из пчпфорированного, а из сплошного материала. Данное конструктивное решение позволит предотвратить необоснованные потери газовой среды из объема разделительного элемента и, как следствие сохранит первоначальную крутку газового потока.

В дальнейшем решалась задача по определению размеров отверстий перфорации рабочего Элемента, через которые проходили бы частицы заданной крупности. Вполне реальна и обратная постановка задачи, кроме того возможна и такая задача, когда известен диаметр отверс-

тий перфорации и известен граничный размер зерна разделяемой смеси, необходимо найти услоь.и (скорость газа, степень его закрутки и т. д.) при которых будет обеспечиваться требуемое разделение. В литературе отсутствуют сведения по результатам таких исследований, и поэтому определение величины граничного верна разделения в перфорированном элементе при воздействии на него закрученного газового потока представляет как научны! так и практический интерес.

Для решения поставленной задачи была более подробно рассмотрена физичесгая модель происходящих явлений. Ег.-о выявлено, что критерием прохождения частицы через отверстие перфорации является направление результирующей скорости центра тп.тести частицы в момент соприкосновения с противоположной стенкой отверстия. Если результирующая скорость центра тяжести направлена таким образом, что линия действия этой результирующей пройдет выше точки соприкосновения частицы с этой стенкой, то впншшет момент, вырывающий частицу из отверстия, если ниже данной точки, то частица пройдет через отверстие.

В результате детального анализиа сил воздействующих на частицу находящуюся непосредственно у отверст ля перфорированного элемента, было получено квадратное уравнение для расчета необходимого диаметра отверстий перфорации через которые будут проходить частицы с диаметром равным или меньше (Г.

Основными факторами влияющими на величину скорости частицы, входящую в данное уравнение, является скорость газового потока и степень его закрутки, определяемая углом наклона лопастей , а такта диаметр и плотность частицы. Скорость частицы у стенки классифицирующего элемента в зависимости от всех вьппе перечисленных параметров была расчитана на ЭЕЧ с использованием системы дифференциальных уравнений (1).

Скорость истечения воздуха через отверстия при наличии проточного течегчя газа вдоль перфорированного элемента, отлична от статических условий. Большинство исследователей учитывают этот фактор через поправку для коэффициента сопротивления, гаис"функцию отношения скорости вдоль перфорированного элемента к скорости истечения. Для дальнейших расчетов была выбрана след>*>жря вависимость:

- 10 - • / иг

? - 4 ---) О)

/

Бэличина давления у стенки переферированного элемента зависит кал от скорости движения газового потока, так и от конструктивных параметров. Для определения величины перепада давления проводились экспор.'.ленты па опытном перфорированном элементе.

Ш^.пе обработки результатов всех экспериментов но определении перепада давления газового, потока на стенке перфорированного элемента била получена эмпирическая зависимость.

,-р=мРо11?иМ'5е ^ е «дат? (4)

Зная составляющие скорости частицы при ее подходе к стенке перфорированного элемента, а так же скорость истечения газовой среды через эти отверстия, легко найти величину граничного зерна разделения. С этой цель» необходимо воспользоваться получении! ранее виражзнием (2). Результаты таких расчетов приведены в диссертационной работе в графическом 'виде. Достоверность полученных результатов в дальнейезм проверена на экспериментальной установке. Результаты теоретических л экспериментальных исследований дали хо-рспую сходимость.

Ссновнши показателя.«! работ газоцэнтробедних классификаторов является эффективность разделения полидисперсных сыпучих материалов и производительность. Ез эффективность разделения влияют ъаюгие факторы, такие глк: среднерасходная скорость и угол закрутки га. л-еого потока; нагрузка по твердой фазе; гранулометрический состав разделяемого ш-'}риала; форма частиц материала и т. д.. ¡Значительное влияние на эффективность классификации будут сгсггызать и геометрические параметры перфорированного элемента, тагле как: длина, степень порфораш^, конусность и т. д..

Хотя конструкция газоцэктробежного классификатор;, весы,« простая, одних) процесс разделенля представляет довольно сложную комбинация физических явлений я влияние многих факторов ка качество разделение приводит к слоалосги математического анализа, поэтому строгое ьатематическсе описание эффективности разделения не представляется В03№0л31ш. ^Учитывая выше изломанное, для определения эффективности! классификации в газоцентроЗезяшх классификаторах бил выбран. иэт£Ш1аУЛК1{р».'зита2ЬНЫх исследований. Результаты ксследова-

Рис. 2. оависшлость эффективности классификации от ореднерасходвоЯ скорости газовой среды. Граничная крупность

1-0,08+0,14 мм; 2-0,14+0,315 мм; 3- 0,315+0,63 юл; -1- 0,63+1 им

кг/м3

Рис. 3. Зависимость эффективности классификации от концентрации разделяемого материала в газовом потока

I - 0,0840,14 мм; 2- 0,14+0,315м; 3- 0,315+0,63 ш; 4- 0,63+1 мм

Рис. 4. Зависимость эффективности классификации' от длины перфорированного элемента

о

Ркс. 5. Зависимость эффективности классификации о', количества газовой среды, прошодсоЯ через отверстия перфорации I- 0,084-0.14 №1} 2- 0,14+0,315мм; 3- 0,315+0,63лл; 4- 0,63+1 мм

ний влияния на эффективность классификации среднерасходной скорости газовой среды, концентрации разделяемого материала в газовом потоке, длины перфорированного элемента и количества газовой среды прошедшей через отверстия перфорации приведены в графической форме на рис. 2 - рис. 5.

Все выше описанные исследования позволяют установить оптимальные конструктивно-технологические параметры для проведения процесса ксассифшсации в газоцентробехных классификаторах.

3. разработка и 1!сслед0ващ!е шерцшшо-отранателыолх классификатороа

Разработанные конструкции инерционно-отралательных классификаторов предназначены для выделения из смеси сыпучих материалов частиц с размером более 1 мм.

Принципиальная схема наиболее перспективного дискового инерционно-отражательного классификатора представ:-зна на рис. 6.

При работе классификатора вал 1 с дисками 2 приводится во вращение. Так как воронки 3 с отбойным кольцом лйстко крепятся ;; валу 1, то и они будут вращаться с такой ж угловой скоростью. Через патрубок 9 в верхнюю воронку 3 подается полидисперсный материал на классификацию. Из воронки материал просыпается на диск £ и начинает вращаться вместе с ним . За сче^ центробежной силы частицы начинает скользить по гладкой поверхности диска к краю,где срываются и по инерции двигаются к отбойному кольцу 5. Так как по вертикали мевду дисгаы и отбойным кольцом устанавливается определенный зазор ,то частицы, меньшие этого зазора, пролетают, не задевая отбойно.о кольца, и, ударяясь о кожух 7, сползают вниз и через патрубки 10 удаляются из классификатора. Крупные частицы при вылете с диска ударяются об отбойное кольцо 5,надают вниз ч камеру, образованную неподвижным кольцом 6 и кокухом 8, откуда они скатываются в воронку 3 ниггелекащегЬ; лиска. Затем процесс разделения повторяется, но ьертикальний газ-^ мекду диском и отбойным кольцом здесь больше. Таким образом, через патрубки 11 будут выводиться более крупные частицы. Саше крупные частицы, ударяясь об отбойное кольцо,будут падать вн"з камеры и выводиться через патрубок 12.Очевидно, что количество классов,на которые разделится материал,зависит от количества дисков и колец, закрепленных на Еалу. Поднимая ВЕерх или опуская вниз отбойное кольцо Б , можно регулировать размер отделяемых частиц .

С целью получения возможности практического использования данной конструкции были проведены теоретические и экспериментальные исследования. Наиболее ответственным моментом при работе дискового инерционно-отражательного классификатора является момент разгона разделяемых частиц по поверхности равномерно вращающегося диска. В начальный момент касания частицы с диском частица обладает скоростью относительно поверхности вращающегося диска.

Если скорость диска мала, то частица быстро потеряет имеющуюся относительную скорость и будет покоится на его поверхности. Если га скорость диска достаточна, то частица будет продолжат: движение относительно его поверхности до того, как сорвется с его,кромки.

Из выше скаааного видно, что минимальная скорость разбрасывающего диска должна обеспечивать безпрепятственное продвижение частицы вдоль всей его поверхности. Для теоретического определения такой скорости необходимо иметь функциональные зависимости, описывающие движение частицы вдоль поверхности разбрасывающего диета. Отдельными авторами предприняты попытки получить подобные зависимости аналитическим путем, однако использовать их для практических расчетов не представляется возможным, так как эти зависимости содержат несколько взаимо зависимых переменных и неопределенные коэффициенты. Поэтому были составлены дифференциальные уравнения, описывающие движение частицы по поверхности диска.

Движение частицы представим как сложное движение материальной точки, состоящее из переносного движения диска с постоянной угловой скоростью и относительного движения частицы по поверхности разбрасывающего диска. Так как относительное движение частицы по поверхн- сти диска таюга является сложным, то его также необходимо разбить на относительное и переносное , т.е. данная задача является двухуровневой. В данном случае все величины, относящиеся к внешнему уровню,обозначим двумя штрихами, а величины, относящиеся к относительному движению частицы по диску, одним штрихом. Абсолютное ускорение частички можно записать следующим образом : -иг -№Р -<г -г? _1 -н

а = ас + * ае + аГ + ае ас

(5)

В данном случае на частицу действуют сила трения и силы сопротивления воздушной среды.

Направление и величину силы трения легко найти из классических представлений теоретической механики.

Сила сопротивления воздушной среды определяется разностью

абсолютных скоростей воздушной среды и частицы. Следует отметить, что воздушная среда вблизи враиэвщегося диска не покоится, а увле-1саемая последним, приобретает движение. За основу было взято более точное решение этой задачи, предложенное Е Кахреном. Проанализировав это решение , моааю сделать вывод , что радиальная составляющая несопоставимо мала с окружной составляющей ско, ости потока воздуха, и поэтому радиальной составлявшей пренебрегаем. После аппроксимации имеющегося решения получена Функциональная зависимость окружной составляющей скорости потока воздуха .

. -(¡¿Skl^ff

ш' = /,os5vu)e (6j

Для определённости форму частицы принимаем кубической, такал форма близка к реальной. Гидродинамические силу можно представить

Разложим данные гидродинамические силы на радиальное и тангенциальное направления. Рассмотрим сначала все составляющие гидродп-иамических сил, действующие с радиальном чаправлекии. Значение Силы гидравлического (лобового) сопротивления F можно найти по формула I ,

Силу воздействия касательных напряжений за С"ег обтекания частицы потоком воздуха верхней п двух боковых граней частицы поено найти по формуле ,

Рассмотрим все составляющие гидродинамических сил, действующе в тангенциальной направлзшы.

Сила гидравличосюто лобового сопротивления

Cil./ воздействия касательких напряжений на грани частицы в данных условиях надо находить отдельно для случая обтекашш ботовых граней и отдельно для обтекания верхней грани.

Для обтекания боковых граней частицы сила воздействия касательных напряжений запишется

П % (И)

Длл обтекания верхней грани частицы сила воздействия касатель-« напряжений запишется ^

г>____°АА</ гIV......, , 0»7

<) сЛ 0.5/ ,) * - й V 7 \ I

Запишем основное уравнение динамики относительного двигения материальной точки для кяпего случая : _

■ (13)

С" ли, входящие в внрагание (13),были спроецированы на оси X н V Б результате получена система дифференциальных уравнений , описы-рлкгтзя движение частицы по поверхности диска .

•2 .1 5 ^

)> + ,/г г „ и ^ _

итги^Ш

рАГЛсЯ/ш -У* г \а>*/ т

с!?

у £1 п ± у ГГИ __

л 4 + V- ги - ' а /т^тг;,/ + (14)

-о^Чб^ЛО

. «е ; £

Система дифференциальных уравнений (14) полностью списывает движение одиночных частиц по поверхности разбрасывающего диска. Реыить систему этих уравнений аналитическим методом не представля-

ется возможным, поэтому данная система дифференциальных уравнений, решалась численно методом Рунге-Кута.

С целью определения минимальной скорости вращения диска, при решении полученной системы дифференциальных уравнений задавались размер частицы, ее плотность, радиус удаления от оси вращения, точки касания этой частицы с поверхностью равномерно вращающегося диска. Подставляя различные величины скорости вращения диска, определялась та минимальная скорость при которой частица в данных условиях может достигнуть кромки этого диска. Результаты данных теоретических исследований приведены на рис. 7. Правомерность результатов теоретических исследований подтверждена экспериментальным путем.

Большой практический интерес представляет величина абсолютной скорости частицы в момент ее схода с поверхности равномерно вращающегося диска. с этой целью был проведен ряд теоретических расчетов на ЭВМ.

Анализируя принцип работы дискового классификатора, не трудно заметить, что высокой эффективности разделения в данной конструкции можно добиться лишь в том случае, когда частицам сыпучего материала будет придаваться скользящее движение по поверхности разбрасывающего диска. Исходя из этого, можно сделать заключение, что максимальная скорость разбрасывающего диска будет ограничена условием придания частицам разделяемого материала максимальной скорости скольжения. Нарушение хе скользящего движения частиц может возникнуть засчет градиента скорости потока воздуха, омывающего эту частицу, л воздействия на нее центробежной силы. Для определения критического случая, момента опрокидывания частицы, использовался полный принцип Даламбера В результате были получены выражения содержащие большое количество взаимозависимых и постоянно меняющихся параметров. Определение критических случаев осуществлялось косвенным путем, посредством подстановки этих выражений в программу вычислений движения одиночной частицы по поверхности равномерно вра-идющегося диска. При решении данной программы при помош^ ЭВМ, на К' адом шаге производились расчеты по этим выражениям для выявления момента опрокидывания частицы. В результате на основании большого числа выполненных рекений было обнаружено, что для частиц кубической формы, в диапазоне реальных коэффициентов трения и угловых скоростей вращения разбрасывающего диска опрокидывание частиц не происходит.

подача материала

7 Рад/о

12,С

мелкая фракция

7

0,4

4.2

1А1 фр^Г^—¿.06 од

крупная р,1С> 7# Зависимость мини-сяракция

мальной скорости вращения

Рис. 6. Схема дискового инерционно-

р тражат о льн о го класс ификат ора

Е.Х

80

диска от радиуса ввода частиц

СО

•10

£4

80

60

40

60

О,Оо 0,1 кг/с

Рис. '<,. .'лл"С!!:.:ость эфГоктивностц классичпкац'.ш от нронзподг.толъ-ности по исходно;: с;.:есп

16,75 20,0 25 Рад/с

Рис. 9. Зависимость эффективности класскфикации от скорости вращения дпска

Шли проведены опыты по изучению влияния на эффективность классификации производительности по исходному сыпучему материалу и угловой скорости в решения разбрасывающего диска.

Изменение эффективности разделения от производительности по исходной смеси сыпучего материала, представлено на рис. 8.

Результаты экспериментов по изучению влияния на эффективность классификации угловой скорости вращения диска представлении на рис. 9.

4. ПРАКШЕСШШ РЕАЛИЗАЦИЯ РКЗУЛЬТАТОЗ КОСЛЕДОВАШИ.

Результаты экспериментальных исследований разработанных конструкций классификаторов показали их высокую эффективность, что является основой для внедрения их в производство.

При совместном творческом сотрудничестве с производственным кооперативом "Технолог" газоцентробекный классификатор был использован при разработке принципиально новой конструкции мацины для производства перловой крупы.

В разработанной машине благодаря использованию газоцентробежного классификатора весь процесс полугэния крупы, состоящий из стадий селувения, плифования и полирования, осуществляется в одном агрегате.

В настоящее время кооператив "Технолог" освоил серийное производство таких маши, и их уже изготовлено около 50. ' Промышленные испытания показали, что расход электроэнергии на по-учение 1 кг. крупы снизился с 0,12 кВт/ч в линиях старого образца до 0,05 кВт/ч в новых мак-шах. В настоящее время машины производства перловой крупы успешно эксплуатируются во многих колхозах, совхозах, . фермерских и арендных хозяйствах республики. На конструкцию машины оформлена заявка для получения патента.

Результаты исследований дискового инерционно - отражательного классификатора так^ были предлолаэны кооперативу "Технолог". Серийно выпускаемая раньше тиина не обеспечивала хорошего отделения крупы от шелухи. Содержание шелухи в готовом продукте достигало 5 %, и наоборот содержание дробленой крупы в шелухе достигало 3 X . Это приводило к сшжению качества готового продукта и большим его потерям при частичном его удалении с шелухой.

Промышленные испытания показали, что такой классификатор обеспечивает сто процентное отделение крупы от шелухи и в шелухе содержит я не более 1 X крупы, причем только дробленой. В настоя-

щее время все установки для производства гречневой крупы оснащаются только дисковыми икерционно-отралателышми класси\1',1каторами.

ссисиолз результаты псслЕДсзлмт.

1. На основании критического анализа известных способов и конструкций для классификации сыпучих материалов разработаны принципиально нсвые высокоэффективные конструкции классификаторов, отличающиеся от ранее известных высокой эффективностью разделения и отсутствием забНЕки классифицирующей поверхности.

2. Изучены физические модели процессов разделения в "азоцент-рсбежшх и инерционно-стра.гательных классификаторах. Разработаны математические модели: а) свободного движения твердой одиночной частицы под воздействием закрученного газового потока в перфорированном элементе; б) движения частицы по поверхности равномерно Ерачаюг<эгося диска с учетом воздействия на нее окружающей среды. Получена полуэмпирическая зависимость для определения граничного зерна разделения, в газоцентробехных классификаторах. Экспериментально исследовано влияние на эффективность классификации конструктивно-технологически х параметров. Ка основании выше наложного разработана инженерная методика расчета разработаных конструкций классификаторов.

3. Даны рекомендации по области применения, проектированию и штекерному расчету разработанных конструкций классификаторов.

•1. Внедрения и промышленные испытания разработанных конструкций классификаторов показывают высокую надежность и эффективность данных аппаратов. Результаты сравнения показали снижение энергоемкости б"лее чем в два раза, металлоемкости в 5-15 раз.

Материалы диссертации опубликованы в следующих работах.

1. А. с. N 1510951 СССР. Устройство для разделения суспензий. Левданский Э. И. , Кохно Н. П. , Плехов И. 11 , Зайцев А. И. и Левданский А. Э. - Опубл. 1589 Еюл. N 35.

2. А. с. И 1232 ЗОЙ СССР., Центробежный классификатор. Левданский 3. И. . ВайтехоЕич П. Е., Волк А. 11 , Левданский А. Э. , Твер-цоЕСкая Е. Г. - Опублик. 1986, Еюл. N 19.

3. Левданский Э. II . Левданский А. Э. , Волк а. М. Разработка и исследование газоцентробеши классификаторов полидисперсных мате-эиалов. Труды Белорусского технологического института. Выпуск Н 1. , Т. Химия и технология неорганических пег ств. Минск, 1993, с.

- ЕО -

65-68 .

4. Левданский Э. II , Волк Л. М. , Труханович В. Б. , Левданский Л. Э. Исследование поведения частиц при проточном фильтровании суспензий. 11а прав, рукописи. Депон. в ЦЙГТИ-химнефтемаа, I) 20000 - ХН, 1989.

5. Еолк А. ¡1, Левданский А. Э. Разработка и исследование газопленочного сгустителя суспензий. // Гидрохюханические процессы разделения гетерогенных систем. - Тамбов. 1991.

6. Левданский А. Э. , Плехов И. М., Левданский Э. И. , Еокун Г. С. Разработка и исследование дискового классификатора. Труды Белорусского технологического института. Выпуск N1., Т. Химия 'и технология неорганических веществ. Минск, 1993, с. 74-78 .

7. А. с. Н -1600847 СССР. Слльтр - сгуститель. Еобрович В. А. , Кохно К П. , Ковалев А. Р , Левданский А. Э. - Опубл. 1990. Еш. N 39.

Условные обозначения. (Г -размер частицы, м; с{ -размер отверстия перфорации, м; I. -длина элемента, м; Я -радиус,к; I) -диаметр,м; I*-текущий радиус,м; V -угол поворота'частицы по поверхности диска,рад; У -угол наклона лопастей вавихрителя,град; Ц/ -скорость газа,м/с; [/-скорость частицы, м/с;СО -угловая скорость вращения, рад/с; 0. - ускорение частицы, м/с;

<5 -ускорение свободного падения, м/с''; С -концентрация частиц твер-

" з з

до£ фазы в газовом потоке, кг/м; О -плотность, кг/ы;Щ-масса частицы,

р -сила,Н;Ф-сила инерции, Н;йР-перепад давления на стенке перфорированного элемента, 1!а; X -касательные напряжения сил трения, Н/м;

-динамический коэффициент вязкости среды, с/м ; ^-кинематический коэффициент вязкости среды,ма/р;£ -коэффициент гидродинамического сопротивления отверстия; -коэффициент трения; 0 -количество газовой среды прозедхей через отверстия перфорации, %.

2 -в осевом направлэни; 1 -и радиальном направлении; -в ксатель-ном, направлении; о -относящейся к гааовой фазе; ист -относящийся к «¡стечению газа через отверстия перфорации; ч -относящийся к частице тр -трения; зл -перфорированного элемента; с -корнолисово; е -переносное; г - относительное.