Введение к работе
Актуальность работы. В связи с развитием новых технологий на базе применения порошковых материалов в настоящее время огромные требования предъявляются к дисперсности конечного продукта. С увеличением дисперсности порошков повышаются механическая прочность, эластичность и долговечность изделий из него.
Современные тенденции в области производства тонкодисперсных порошков показывают, что доля рынка, связанная с применением тонкодисперсных порошков с заданным гранулометрическим составом, постоянно растет. Одним из направлений развития отечественного производства пенобетонных блоков является производство тонкодисперсного цемента, в производстве керамических изделий - производство тонкодисперсной глины, в резино - технической, лакокрасочной и бумажной промышленности - производство тонкодисперсного мела. Основной проблемой проникновения на данный сектор рынка связан с отсутствием высокоэффективных сепараторов для выделения сверхтонких порошков.
Анализ существующих конструкций сепараторов и основных направлений их совершенствования показал, что рабочий процесс в них изучен недостаточно. Не выявлено влияние определяющих режимных и конструктивных параметров на характеристики разделения. Нет достаточной теоретически обоснованной методики расчета. В тоже время опыт работы показывает, что имеются существенные резервы повышения эффективности классификации.
В связи с вышеизложенным можно сказать, что разработка и внедрение нового высокоэффективного сепаратора является актуальной научной и практической задачей.
2 Диссертационная работа выполнена в БелГТАСМ в рамках г/б
НИР: «Исследование аэродинамических параметров противоточных
струйных мельниц замкнутого цикла с целью оптимизации
конструктивных элементов (трактов транспортировки и сепарации
продуктов измельчения)»; «Разработка научных основ получения
мелкодисперсных порошков в аппаратах с повышенной
энергонапряженностью»; ГРАНТ - 98 «Научные основы и создания
динамического сепаратора для разделения сверхтонких порошков».
Цель работы: Разработка технических средств и методов их
расчета для повышения эффективности классификации
высокодисперсных порошков в центробежных сепараторах с
тангенциальным поддувом дополнительного воздуха.
Научная новизна работы представлена математической моделью движения частиц классифицируемого материала в поле центробежных и кориолисовых сил с учетом количества дополнительного поддува воздуха в зону сепарации; системой уравнений для определения относительного движения частицы по наклонным и радиальным лопаткам ротора, а также системой уравнений, описывающую относительное перемещение частиц в межлопаточном пространстве с учетом аэродинамических, кориолисовых и центробежных сил; соотношением для расчета граничного размера в зависимости от радиуса равновесной траектории и высоты зоны сепарации; результатами экспериментальных исследований в виде соотношения для определения коэффициентов местных сопротивлений (К.М.С.) сепаратора и его конструктивных элементов, а также технологических и аэродинамических параметров.
Автор защищает.
1. Математическую модель движения частицы
классифицируемого материала в поле центробежных и
кориолисовых сил, учитывающую количество тангенциально подаваемого сжатого воздуха в зону сепарации.
-
Уравнения по определению траектории движения твердых частиц по лопатке ротора, в межлопаточном пространстве и в зоне сепарации при центробежной классификации порошка.
-
Методику расчета потерь давления в камере сепаратора и в его трубопроводах при слиянии и разделении воздушных потоков.
-
Результаты экспериментальных исследований: в виде соотношения для расчета К.М.С. сепаратора, патрубков подачи исходного материала и отвода грубой фракции, а также уравнений регрессии по определению удельной поверхности порошка и его производительности в зависимости от частоты вращения ротора, высоты подачи тангенциального поддува дополнительного воздуха в зону сепарации, давлений в сопле поддува и в сопле рабочего энергоносителя.
-
Инженерную методику расчета сепаратора и процесса классификации.
6. Патентно — чистую конструкцию сепаратора.
Практическая ценность. Разработана методика расчета и
соответствующая программа для определения основных технологических и конструктивных параметров процесса сепарации и рекомендации по выбору рациональных технологических режимов работы центробежных сепараторов для классификации тонкодисперсных порошков, обеспечивающих эффективность разделения за счет тангенциального поддува дополнительного воздуха в зону сепарации. Прикладные вопросы теории и экспериментов получили практическое применение при создании новой конструкции центробежного сепаратора с тангенциальным поддувом дополнительного воздуха в зону сепарации,
4 внедрение которого обеспечивает повышение эффективности разделения
на 20 %.
Результаты проведенных исследований используются в учебном процессе БелГТАСМ при изучении курсов «Механическое оборудование предприятий ПСМ», «Проектирование механического оборудования предприятий ПСМ», «Процессы и аппараты в ПСМ».
Апробация работы. Основные результаты исследований доложены и получили одобрение на научно-технических конференциях, проводимых в БелГТАСМ: «Ресурсе- и энергосберегающие технологии строительных материалов изделий и конструкций» в 1995г., «Промышленность стройматериалов и стройиндустрия, энерго и ресурсосбережение в условиях рыночных отношений» 1997г.; на первой Всеукраинской научно-практической конференции «Прогрессивные технологии и машины для производства стройматериалов, изделий и конструкций» Полтава 1996г.; на Международной научно-технической конференции «Вопросы проектирования, эксплуатации технических систем в металлургии, машиностроении, строительстве» Старый Оскол 1999г.
Публикации. По результатам работы опубликовано 8 печатных работ, получен патент РФ на изобретение.
Состав и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, содержащего основные результаты и выводы. Работа включает 195 страниц, в том числе 130 страниц машинописного текста, 16 таблиц, 35 рисунков, список литературы из 102 наименований и приложения.