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, производства цемента по сухому способу - получение качественной сырьевой муки, соответствующей ГОСТ 10178-85, для обжига клинкера, в производстве керамических изделий - производство тонкодисперсной глины, в резинотехнической, лакокрасочной и бумажной промышленности - производство тонкодисперсного мела. Основной проблемой проникновения на данный сектор рынка связан с отсутствием высокоэффективных классификаторов для выделения тонкодисперсных порошков с равномерным гранулометрическим составом.
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. Несмотря на давнее и широкое применение центробежных классификаторов воздушно-проходного и циркуляционного типа, рабочий процесс в них изучен недостаточно. Не выявлено влияние определяющих режимных и конструктивных параметров на характеристики разделения. Нет теоретически обоснованной методики расчета. В тоже время опыт работы показывает, что имеются существенные резервы повышения эффективности классификации. Перечисленное, позволяет сделать вывод об актуальности данной проблемы.
Диссертационная работа выполнена в БГТУ имени В.Г. Шухова в рамках г/б НИР: «Разработка научных основ получения мелкодисперсных порошков в аппаратах с повышенной энергонапряженностью»; при финансовой поддержке Министерства образования РФ (ГРАНТ-2004 «Научные основы и создание динамического сепаратора для получения порошков с заданным гранулометрическим составом» и при поддержке Совета по грантам Президента РФ (код проекта НШ-588.2012.8).
Цель работы: усовершенствование процесса сепарации, разработка технических средств и методов их расчета для повышения эффективности разделения тонкодисперсных порошков в классификаторах центробежного типа.
Научная новизна работы представлена уравнениями движения частиц классифицируемого материала в поле центробежных и кориолисовых сил с учётом места подачи исходного материала на разбрасывающий диск; системой уравнений для определения относительной траектории частиц, скользящих без сопротивления по вращающемуся в горизонтальной плоскости диска, а также системой уравнений, описывающей относительное перемещение частиц в зоне сепарации цилиндрической формы с учётом силы аэродинамического сопротивления и силы тяжести; соотношением для расчёта 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.) классификатора и его конструктивных элементов, а так же конструктивных и технологических параметров.
Автор защищает:
систему уравнений для определения относительной траектории частиц, скользящих без сопротивления по вращающемуся диску в горизонтальной плоскости диска, а также систему уравнений, описывающих относительное перемещение частиц в зоне сепарации цилиндрической формы с учетом силы аэродинамического сопротивления и силы тяжести;
соотношения для расчета граничного размера в зависимости от радиуса равновесной траектории и высоты зоны сепарации;
соотношения для определения коэффициентов местных сопротивлений (К.М.С.) классификатора и его конструктивных элементов, а также конструктивных и технологических параметров;
-уравнения регрессии для производительности и остатка на сите
Roc»;
- инженерную методику расчета классификатора и процесса
сепарации.
Практическая ценность. Разработана методика расчёта и соответствующее программное обеспечение определения основных технологических и конструктивных параметров процесса сепарации и рекомендации по выбору рациональных технологических режимов работы классификаторов центробежного типа для получения тонкодисперсных порошков с равномерным гранулометрическим составом, обеспечивающих эффективность разделения за счёт тангенциального ввода рабочего воздуха в зону сепарации с одинаковой
скоростью и методом подачи исходного материала на разбрасывающий диск. Прикладные вопросы теории и экспериментов получили практическое применение при разработке конструкции классификатора центробежного типа, внедрение которого обеспечивает снижение удельного расхода электроэнергии при помоле клинкера на 9%. Результаты проведенных исследований используются при чтении лекций, выполнении лабораторных работ по дисциплине «проектирование машин и оборудования ПСМ», а также по дисциплине «механическое оборудование и технологические комплексы» для студентов дневной и заочной формы обучения по специальности 270101 «Механическое оборудование предприятий ПСМ, изделий и конструкций».
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы представлены в межвузовском сборнике статей «Энергосберегающие технологические комплексы и оборудование для производства строительных материалов» Белгород 2003г, а также на научно - технических конференциях, проводимых в БГТУ им. В.Г. Шухова: межвузовский сборник статей «Энергосберегающие технологические комплексы и оборудование для производства строительных материалов» 2004 г.; межвузовский сборник статей «Энергосберегающие технологические комплексы и оборудование для производства строительных материалов» 2005 г.; международная научно-практическая конференция «Современные технологии в промышленности строительных материалов и строй индустрии» 2005 г.; V межрегиональная научно-техническая конференция с международным участием «Механики XXI - веку» Братск 2006г.; «Научные исследования, наносистемы и ресурсосберегающие технологии в стройиндустрии: Сборник докладов Международной научно-практической конференции» -Белгород: БГТУ им. Шухова, 2007 г. Часть 7; «Энергосберегающие технологические комплексы и оборудование для производства строительных материалов» Межвузовский сборник статей, Белгород 2011; Научно-теоретический журнал «Вестник БГТУ им.В.Г. Шухова» выпуск №1 2012 г.
Публикации. Основные положения, разработанные в диссертации, в полной мере отражены в 13 публикациях общим объемом 4,52 п.л., две из которых опубликованы в рецензируемых изданиях, определенных ВАК РФ.
Состав и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, содержащего основные результаты и выводы. Работа включает 135 страниц, в том числе 130 страниц машинописного текста, 16 таблиц, 35 рисунков, список литературы из 102 наименований и приложения.
