Введение к работе
Актуальность проблемы. Современные технологии, использующие тонкодисперсные материалы в качестве готовых продуктов или полуфабрикатов, предъявляют все более высокие требования к их физико-механическим свойствам.
Необходимость повышения дисперсности строительных и других материалов приводит к потребности совершенствования существующего, созданию нового оборудования и технологий для тонкого и сверхтонкого измельчения.
В современной технологии производства строительных и отделочных материалов, энергетической, химической, пищевой, фармацевтической, полимерной и др. промышленностях тонкодисперсные порошки являются основным компонентом. Дисперсность получаемого продукта в значительной мере определяет качество готового изделия и влияет на повышение их технологических и потребительских свойств.
Всестороннее изучение существующих технологических процессов и оборудования позволяет установить основные их недостатки, слабые стороны и наметить рациональные пути их устранения.
Наиболее перспективным способом тонкого и сверхтонкого измельчения 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. Кроме того, появляется возможность получения готового продукта, химически чистого от механических примесей, возникающих от износа рабочих тел измельчителя.
Для получения сверхтонких порошков наиболее перспективно использовать мельницы гтруйнпй энергии, оснастив их необходимым
ро< ЛЬНАЯ
I 1-КА
Ю0б1>„
набором оборудования для сепарации и пылеочистки. Однако, дальнейшему развитию производства струйных противоточных помольных комплексов (СППК) мешает отсутствие высокоэффективных классификаторов. Применение этих аппаратов позволило бы не только значительно повысить производительность комплекса, но и в широком диапазоне регулировать тонкость получаемого продукта без изменения режима работы струйной мельницы.
Несмотря на давнее и широкое применение классификаторов пыли, в частности центробежных сепараторов воздушно-проходного типа, рабочий процесс в них изучен недостаточно. В тоже время опыт работы показывает, что имеются существенные резервы повышения эффективности процесса классификации.
Перечисленное позволяет сделать вывод об актуальности выбранной темы. В данной работе проводится исследование характеристик классификатора с дополнительной зоной разделения материала в составе струйного противоточного помольного комплекса. На основе представленных математических расчетов и данных эксперимента обосновывается целесообразность применения дополнительной зоны разделения материала с поддувом воздуха совместно со струйным противоточным измельчителем для повышения эффективности классификации высокодисперсных порошков в центробежных классификаторах.
Цель работы. Разработка методик расчета технологических и конструктивных параметров центробежного воздушно-проходного сепаратора с дополнительной зоной разделения работающего в составе струйного противоточного помольного комплекса, создание и внедрение СППК.
Научная новизна представлена методикой расчета скорости частиц классифицируемого материала и моделированием движения энергоносителя
в дополнительной зоне разделения материала центробежного воздушно-проходного сепаратора работающего в составе СППК; аналитическими выражениями для определения длины эффективного пролета частиц в зависимости от их размера и области эффективного взаимодействия
классифицируемого материала с воздушным потоком в дополнительной зоне j
разделения материала; методикой расчета геометрических параметров узла
отвода крупной фракции образующего дополнительную зону разделения
t материала; математическими моделями в виде уравнений регрессии,
позволяющими получить рациональные конструктивные и технологические
параметры дополнительной зоны разделения материала в узле отвода
крупной фракции сепаратора.
Автор защищает:
методику расчета поля скоростей энергоносителя в дополнительной зоне разделения сепаратора в составе СППК;
методику расчета поля скоростей частиц материала в дополнительной зоне разделения сепаратора работающего в составе СППК;
- математическую модель расчета скоростей воздушного вихревого
потока, создаваемого в дополнительной зоне разделения в зависимости
от размера частиц, конструктивных и технологических параметров
дополнительной зоны разделения.
f - регрессионные модели, определяющие влияние основных факторов
обуславливающих протекание процесса измельчения и классификации, на производительность СППК, удельную поверхность получаемого продукта и удельный расход электроэнергии;
- конструкцию струйного противоточного помольного комплекса,
оснащенного патентно-чистой конструкцией центробежного воздушно-
проходного сепаратора.
Практическая ценность работы заключается в разработке методики расчета основных газодинамических и конструктивных параметров
сепаратора с дополнительной зоной разделения материала и рекомендациях по выбору рациональных технологических режимов работы струйных противоточных помольных комплексов для измельчения порошков пигментов и мрамора, обеспечивающих заданную тонкость измельчения при невысоком расходе рабочего воздуха и электроэнергии. По результатам работы разработана новая конструкция классификатора с дополнительной зоной разделения материала, внедрение которой обеспечивает повышение производительности СНИК на 10%.
Внедрение результатов работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований процесса измельчения и классификации, методики расчета рациональных конструктивных и технологических параметров, разработанный вариант струйного противоточного помольного комплекса производительностью до 50 кг/ч внедрены в производство на ООО «БОНИКС» г. Белгород.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на II Международном форуме «Образование, Наука, Производство» май 2004г., проводимым в БГТУ им. В.Г. Шухова, на 7ой региональной научно-практической конференции по естественным, техническим и гуманитарным наукам «Молодые учёные - науке, образованию, производству» г. Старый Оскол 2004 г., на Международной научной конференции «Образование, Наука, Производство и управление в XXI веке» г. Губкин октябрь 2004 г.
Публикации. По результатам работы опубликовано 13 печатных работ, получен патент Российской федерации на полезную модель.
Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения, содержащего основные результаты и выводы. Работа включает 126 страниц, в том числе 126 страницы машинописного текста, 4 таблицы, 34 рисунка, список литературы из 85 наименований.
