Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Направления развития и совершенствования оборудования для получения порошков 10
1.1 Анализ направлений создания и совершенствования оборудования для помола 10
1.2 Анализ направлений развития струйной помольной техники 18
1.3 Обоснование выбора предлагаемого конструктивно-технологического решения мельницы с цилиндрической помольной камерой и схемы технологических цепей ее работы в замкнутом цикле 33
1.4. Цель и задачи исследований 39
1.5 Выводы 40
ГЛАВА 2 Математическая модель для определения конструктивно-технологических параметров цилиндрической камеры помола 41
2.1 Основные предпосылки и положения 41
2.2 Математическое описание поля скоростей энергоносителя в цилиндрической камере помола 43
2.3 Математическое описание поля скоростей энергоносителя в конической части камеры помола 49
2.4 Математическое описание движения частицы материала, порождаемое энергоносителем в цилиндрической части камеры помола 53
2.4.1 Уравнение динамики движения частицы 53
2.5 Выводы 64
ГЛАВА 3. Методики проведения экспериментальных исследований лабораторной помольной установки . 66
3.1 Основные положения экспериментальных исследований 66
3.2 Описание экспериментального оборудования и средств контроля .68
3.3 Характеристика исследуемого материала
3.4 План многофакторного эксперимента 77
3.5 Выводы 80
ГЛАВА 4 Экспериментальные исследования струйной мельницы с цилиндрической камерой помола 82
4.1 Поисковые эксперименты 82
4.2 Влияния исследуемых факторов на производительность мельницы 85
4.2.1 Анализ уравнения регрессии Q=f{n; V,b V0Q, Н 85
4.2.2 Анализ уравнения регрессии S=f(n; Vm V0e, H/J 101
4.2.3 Анализ уравнения регрессии N=f(n; Vn, V0Q, Н0 115
4.3 Анализ зернового состава готового продукта 123
4.4 Определение рационального режима работы мельницы 129
4.5.Выводы 137
ГЛАВА 5 Промышленное внедрение 138
Основные результаты и выводы 141
Список литературы 144
Приложения 157
- Обоснование выбора предлагаемого конструктивно-технологического решения мельницы с цилиндрической помольной камерой и схемы технологических цепей ее работы в замкнутом цикле
- Математическое описание поля скоростей энергоносителя в конической части камеры помола
- Описание экспериментального оборудования и средств контроля
- Анализ уравнения регрессии S=f(n; Vm V0e, H/J
Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время в различных отраслях промышленности подвергается помолу свыше миллиарда тонн порошков. Применительно к промышленности строительных материалов следует отметить, что качество таких порошков напрямую зависит от их дисперсности и степени очистки от посторонних примесей. Поэтому развитие возможностей производства новых видов высококачественных изделий на их основе напрямую связано с совершенствованием существующего и созданием нового оборудования и технологий для тонкого и сверхтонкого измельчения.
Исследователи и производственники хорошо знают, что с ростом дисперсности готового продукта производительность процесса помола материалов резко снижается при одновременном повышении энергозатрат, а, начиная с некоторой, предельной для различных материалов дисперсности, дальнейшее измельчение становится весьма затруднительным. Кроме того, с повышением тонкости порошков поведение его частиц обнаруживает качественно новые стороны. Очевидно, слишком развитая удельная поверхность сверхтонких порошков приводит благодаря силам аутогезии к появлению агломератов частиц. Это влечет за собой снижение производительности помольных агрегатов вследствие залипання частичек материала на футеровке корпуса и рабочих органах агрегатов.
Одновременно с ростом тонкости помола возрастает поверхность контакта веществ и скорость растворения материалов, сокращается продолжительность схватывания и увеличивается прочность вяжущих материалов, а также в зависимости от степени дисперсности изменяется цвет пигментов и наполнителей.
Исследователи в своих работах утверждают, что одним из перспективных способов тонкого и сверхтонкого измельчения является помол, реализуемый в мельницах струйной энергии. Эффективность таких мельниц обуславливается, в первую очередь, отсутствием не только мелющих тел, но и каких-либо движущихся частей в стадии измельчения. Процесс измельчения может сочетаться со смешением, сушкой, обжигом, синтезом и другими технологическими операциями.
На наш взгляд, перспективным типом струйных мельниц являются мельницы с цилиндрической камерой помола. Они имеют некоторые преимущества по сравнению с другими типами струйных мельниц, такие как: пониженный расход энергоносителя, компактные размеры и невысокая металлоемкость, несложность конструкции, а значит простота в обслуживании и ремонте. Однако, главным недостатком, сдерживающим продвижение данного типа мельниц с цилиндрической камерой помола
4 на российском рынке, является отсутствие доступных методик их расчета при проектировании и наладке, а также повышенный юное помольной камеры или футеровки при ее наличии и, как следствие, загрязнение готового продукта частицами ее износа.
В связи с этим разработка новых конструктивно-технологических решений, позволяющих снизить износ футеровки помольной камеры таких мельниц, и разработка методики расчета их основных рабочих параметров является актуальной задачей.
Цель работы: разработка рациональной конструкции и математического аппарата для расчета технологических и конструктивных параметров струйной мельницы с цилиндрической камерой помола.
Задачи исследований.
-
Провести анализ различных конструкций современных помольных установок, выявить их достоинства и недостатки, а так же основные пути совершенствования струйных мельниц.
-
Разработать аналитические выражения, устанавливающие взаимосвязь между конструктивными и технологическими параметрами струйной мельницы с цилиндрической камерой помола.
-
Получить уравнения, определяющие значение компонент скоростей энергоносителя в нижней части цилиндрической камеры помола.
-
Получить уравнения для вычисления поля скоростей энергоносителя в конической части камеры помола.
-
Разработать аналитические зависимости для определения основных конструктивно-технологических параметров, обеспечивающих устойчивую работу цилиндрической части камеры помола струйной мельницы с цилиндрической камерой помола.
-
Вывести аналитические соотношения для эквивалентного диаметра частицы материала, при котором частицы движутся на сепарацию, в зависимости от величины объёмного расхода энергоносителя.
-
Установить методом планирования многофакторного эксперимента регрессионные зависимости производительности, величины удельной поверхности и расхода энергоносителя от входных конструктивно-технологических факторов.
-
Осуществить промышленное внедрение струйной мельницы с цилиндрической самофутерующейся камерой помола.
Научная новизна заключается в получении:
- аналитических выражений, определяющих значение компонент ско
ростей энергоносителя в нижней части цилиндрической камеры помола;
- математических выражений для определения поля скоростей
энергоносителя в конической части камеры помола;
соотношений устанавливающих взаимосвязь между конструк-
5 тивными и технологическими параметрами струйной мельницы;
аналитических выражений для определения основных конструктивно-технологических параметров, обеспечивающих устойчивую работу цилиндрической части камеры помола;
- аналитических зависимостей для определения эквивалентного диаметра частицы материала, при котором частицы движутся на сепарацию, в зависимости от величины объёмного расхода энергоносителя;
уравнений регрессии, позволяющих определить рациональные режимы процесса измельчения в мельнице предложенной конструкции;
новой патентно-чистой конструкции струйной мельницы с цилиндрической самофутерующейся камерой помола.
Практическая значимость работы.
Заключается в расчете конструктивно-технологических параметров струйной мельницы с цилиндрической помольной камерой и рекомендациях по выбору рациональных технологических режимов ее работы в составе малотоннажных технологических комплексов по производству порошков микромрамора, а также в разработке новой патентно-чистой конструкции струйной мельницы с цилиндрической самофутерующейся камерой помола и ее внедрении в промышленное использование.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на: Iя Международной научно-технической конференции «Стратегия развития транспортно-логастической системы Азово-Черморского бассейна» (2007, г. Новороссийск); Iй Международной конференции «Человек и природа. Проблемы экологии юга России» (2007, г. Анапа); Международной научно-практической конференции «Научные исследования, наносистемы и ресурсосберегающие технологии в стройиндуст-рии», Конференции молодых ученых и студентов «Образование, наука, производство» (2007, 2008, г. Белгород); заседаниях кафедры механического оборудования (2007-2009, г. Белгород).
Реализация работы.
Диссертационная работа выполнялась в БГТУ им. В.Г. Шухова в рамках хоздоговорных научно-исследовательских работ. Результаты теоретических и экспериментальных исследований, методики расчета рациональных конструктивных и технологических параметров, разработанный вариант мельницы внедрены в промышленных условиях в ОАО «БЕЛАЦИ» (г. Белгород), а также в учебный процесс Белгородского государственного технологического университета им. ВТ. Шухова на кафедре «Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций» при выполнении курсовых и дипломных проектов.
Публикации.
По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, в том числе 1 статья в издании, рекомендованном ВАК РФ, получен патент РФ на полезную модель.
Положения, которые выносятся на защиту.
математические зависимости, определяющие значение компонент скоростей энергоносителя в нижней части цилиндрической камеры помола;
математические выражения для определения поля скоростей энергоносителя в конической части камеры помола;
аналитические выражения, устанавливающие взаимосвязь между конструктивными и технологическими параметрами пневмоструйной мельницы;
зависимости для определения основных конструктивно-технологических параметров, обеспечивающих устойчивую работу цилиндрической камеры помола пневмоструйной мельницы;
аналитические соотношения для эквивалентного диаметра частицы материала, при котором частицы движутся на сепарацию, в зависимости от величины объёмного расхода энергоносителя
регрессионные модели, определяющие влияние основных факторов, обуславливающих протекание процесса измельчения, на производительность мельницы, удельную поверхность получаемого продукта и удельный расход электроэнергии;
теоретически обоснованное конструктивное решение струйной мельницы с цилиндрической самофутерующейся камерой помола, позволяющее повысить эффективность процесса измельчения строительных материалов.
Структура и объем работы.
Обоснование выбора предлагаемого конструктивно-технологического решения мельницы с цилиндрической помольной камерой и схемы технологических цепей ее работы в замкнутом цикле
Основываясь на вышеприведенном анализе различных схем и оборудования для струйного измельчения, можно сделать вывод о необходимости создания новых конструкций помольных установок с цилиндрической камерой помола.
Эти выводы подтверждаются следующими предпосылками. 1. В настоящее время все большее распространение получают малотоннажные технологические комплексы (по производству высокодисперсных пигментов, сухих строительных смесей, тонкой технической керамики и пр.), не требующие суточного выпуска сотен или десятков тонн готовой продукции. Для таких комплексов целесообразно применять малогабаритные, низкозатратные и относительно дешевые измельчительные установки. 2. Футеровка и рабочие органы всех типов измельчающих агрегатов для получения высокодисперсных порошков в разной мере подвержены абразивному износу. Образовавшийся в результате этого намол загрязняет готовые порошки нежелательными примесями. Не являются исключением и струйные мельницы, в которых повышенному износу подвергается помольная камера, поэтому ее необходимо футеровать, и, как правило, дорогостоящими материалами. Процесс измельчения материала в предлагаемой конструкции мельницы с цилиндрической камерой помола, в которой применяется футеровка с переменной уступчатой поверхностью, что позволяет существенно снизить механический износ рабочей поверхности камеры помола и, в свою очередь, приводит к получению готового продукта с малым содержанием примесей. 3. В мельнице такой конструкции помимо эффективного измельчения происходит сушка материала, особенно при использовании горячего энергоносителя. Тем самым устраняется процесс влажного окомкования тонкодисперсных частиц, а значит, отпадает необходимость в одной из трудоемких технологических операций — дополнительной сушке готового продукта. 4. При незначительной модификации струйной мельницы с цилиндрической камерой помола, ее можно использовать в качестве смесительного агрегата одновременно с измельчением. Это один из перспективных способов применения струйных измельчителей в будущем. Таким образом, по сумме всех изложенных преимуществ, для получения тонкодисперсных порошков различных материалов предлагается использовать струйную мельницу с новой конструкцией цилиндрической самофутерующейся камеры помола. Предлагаемая конструкция, защищенная патентом на полезную модель №75326 от 04.03.2008 г. «Струйная мельница с цилиндрической самофутерующейся камерой помола», представлена на рисунке 1.10 [86]. Предлагаемое конструктивно-технологическое решение направлено на повышение износостойкости камеры помола, что позволяет снизить необходимость остановки мельницы для замены ее наиболее изнашиваемой части - футеровки цилиндрической части камеры помола и одновременно повысить качество получаемого продукта. Указанная цель достигается тем, что в струйной мельнице с цилиндрической самофутерующейся камерой помола с целью повышения износостойкости камеры помола футеровка камеры помола состоит из сопряженных колец с переменным внутренним профилем в виде конфузора, причем каждый из конфузоров выполнен с увеличением его малого диаметра на О,ID от нижней части помольной камеры к верхней, при этом образуется переменный профиль футеровки с выступами, за счет чего создается дополнительный самофутерующийся слой материала, скапливающийся на выступах, который защищает основную футеровку от износа. коллектором 2 в нижней части цилиндрической помольной камеры 3, которая соединена с накопителем 4. В верхней части цилиндрической помольной камеры 3 установлен классификатор 5 с разбрасывающей тарелыо б, по радиусу которой установлены отбойные лопасти 7. Классификатор приводится во вращение электродвигателем 8. Камера помола 3 футеруется сопряженными кольцами 9 с переменным внутренним профилем в виде конфузора, причем каждый из конфузоров выполнен с увеличением его малого диаметра на О, ID от нижней части помольной камеры к верхней. В верхней конусной части мельницы установлено загрузочное устройство 10 для подачи измельчаемого материала и патрубок 11 для отвода готового продукта. Струйная мельница с цилиндрической самофутерующейся камерой помола работает следующим образом. Энергоноситель, например сжатый воздух от компрессора, подается в коллектор 2 и поступает через сопла 1 во внутреннюю полость помольной камеры 3. Измельчаемый материал загрузочным устройством 10 подается на вращающуюся разбрасывающую тарель 6 откуда за счет центробежной силы попадает на лопатки 7 и равномерно сбрасывается на цилиндрическую отбойную плиту 12, где происходит первая стадия измельчения частиц материала. Далее материал, пересыпаясь за счет силы тяжести последовательно по выступам, образованным сопряженными футеровочными кольцами 9 с переменным внутренним профилем в виде конфузора, заполняет карманы и образует дополнительный самофутерующийся слой материала защищающий основную футеровку от износа. Материал по этому слою соскальзывает в зону действия истекающих из сопел 1 струй, захватывается ими и сталкивается в центральной части помольной камеры, где происходит измельчение.
Математическое описание поля скоростей энергоносителя в конической части камеры помола
Основным узлом рассматриваемой мельницы, в котором непосредственно протекает процесс измельчения, является помольная камера. В нашем случае она имеет цилиндрическую форму. Для снижения износа футеровки внутренняя часть помольной камеры выполнена в виде конфузора, который образуется из уступчатых колец переменного диаметра. При работе мельницы на образовавшихся уступах скапливается измельчаемый материал и защищает поверхность футеровочных колец от износа. Таким образом, возникает эффект самофутеровки. Общий вид рассматриваемой цилиндрической камеры помола, схематично представлен на рисунке 2.1.
При рассмотрении движения двухфазной системы: энергоноситель (сжатый воздух) - частицы материала, пренебрегаем взаимодействием частиц материала друг с другом и со стенками помольной камеры. Предполагаем, что движение воздуха рассматривается без учета турбулентности.
Струйная мельница с цилиндрической самофутерующейся камерой помола работает следующим образом. Энергоноситель, например сжатый воздух от компрессора, поступает через сопла во внутреннюю полость цилиндрической камеры. При этом измельчаемый материал через загрузочное устройство подается на разбрасывающую тарель, откуда, благодаря действию центробежной силы, попадает на цилиндрическую отбойную поверхность. Под действием силы тяжести материал последовательно по выступам, образованным сопряженным футерованными кольцами с переменным внутренним профилем в виде конфузора, заполняет карманы и образует тем самым, дополнительную самофутерующую поверхность в виде усеченного конуса, образующая которого с плоскостью горизонта образует угол s, значение которого совпадает со значением угла естественного откоса для данного материала. Образующийся дополнительный слой материала является, в свою очередь, своеобразной защитной футеровкой от износа, по которому как по наклонной поверхности измельчаемый материал поступает в зону взаимодействия истекающих из сопел струй, где осуществляется его разгон, столкновение и измельчение. Измельченный материал подхватывается восходящим аэродинамическим потоком и доставляется в зону действия вращающегося ротора классификатора, где грубая фракция отделяется от готового продукта и отправляется на домол, а готовый продукт, достигший заданной степени измельчения, удаляется отработанным энергоносителем, который после прохождения осаждения и пылеочистки поступает тангенциально через дополнительные патрубки в нижней части камеры помола. Это способствует удалению материала с поверхности нижней части цилиндрической камеры помола и способствует его более эффективной подаче в зону измельчения. Аэродинамическое поле скоростей рабочих потоков энергоносителя в рассматриваемом устройстве формируется как за счет истечения воздуха через подводные патрубки, так и за счет центробежного проходного сепаратора, расположенного в верхней части цилиндрической камеры помола. Для математического описания поля скоростей энергоносителя в рассматриваемом устройстве камеру помола разобьем условно на две зоны. В качестве зоны I возьмем цилиндрическую часть, снабженную патрубками через которые тангенциально подается отработанный и предварительно очищенный энергоноситель. Если обозначить через q — объемный расход (м /с) рабочего энергоносителя, то: где V - объем (м3) энергоносителя, подающийся через нижние патрубки имеющие диаметр выходных отверстий d (м), и начальную скорость истечения Uo (м/с). Поэтому молено записать следующее выражение: С учетом (2.2) соотношение (2.1) можно привести к следующему виду: На основании (2.3) можно получить выражение, определяющие начальное значение скорости тангенциального истечения энергоносителя в зоне I: Для нахождения векторного поля скоростей энергоносителя в зоне I в силу аксиальной симметрии рассматриваемой зоны, введем цилиндрическую систему координат T,(p,z с единичными ортами е е вх , направление которых изображено на рисунке 2.2. Начало выбранной системы поместим в центре круга радиуса R0, который находится на расстоянии Zo =Н//2 от дна цилиндрической камеры помола (рис. 2.1).
Описание экспериментального оборудования и средств контроля
Планирование экспериментов позволяет, используя минимальное опытов, определить условия которые оптимизируют выходные параметры [18, 30, 31, 37, 92]. При этом необходимо исследовать влияние на процесс измельчения в первую очередь наиболее существенных факторов, не усложняя трудоемкость экспериментирования и обработки данных.
Методику проведения экспериментальных исследований в струйной мельнице с цилиндрической само футерующейся камерой помола, определяют поставленные ранее перед нами задачи. При этом она включает в себя необходимость последовательного решения следующих вопросов: - разработать и изготовить экспериментальную установку для изучения технологических параметров двухфазных потоков и факторов, влияющих на протекание процесса измельчения; - установить параметры, подвергающиеся изменению и контролю при проведении экспериментальных исследований; - определить критерии оценки конечных результатов процесса измельчения; - выбрать план проведения многофакторного эксперимента, установить уровни и интервалов варьирования исследуемых параметров процесса; - определить показатели качества получаемого продукта измельчения. Порядок проведения лабораторных и экспериментальных исследований процесса измельчения мрамора в струйной мельнице с цилиндрической самофутерующейся камерой помола, можно представить в виде блок-схемы, представленной на рис. 3.1. Экспериментальное изучение процесса измельчения мрамора в струйной мельнице с цилиндрической самофутерующейся камерой помола требует применения специального экспериментального оборудования, отвечающего следующим условиям: - экспериментальная установка для исследования процесса измельчения должна обеспечивать возможность изменения исследуемых параметров и режимов работы в заданных постановкой задачи пределах; - конструкция стенда, контрольно-измерительная аппаратура должна соответствовать исследованию изучаемого процесса и обеспечивать необходимую точность измерения.
С учетом указанных требований, была разработана и изготовлена экспериментальная установка, для определения аэродинамических параметров, исследования процесса помола мрамора. Установка содержит: непосредственно саму струйную мельницу с цилиндрической самофутерующейся камерой помола, встроенный в нее центробежный воздушно-проходной сепаратор, циклон, вентилятор аспирации, устройство обратной подачи воздушного потока (разводной тройник) и систему рукавных фильтров, что можно рассматривать как лабораторный исследовательский комплекс. На рисунке 3.2 и 3.3 представлена его схема и общий вид.
Работает лабораторный исследовательский комплекс следующим образом (рисунок 3.2). Сжатый воздух от компрессора, подается в коллектор 1 и поступает через сопла 2 во внутреннюю полость помольной камеры 3. Измельчаемый материал загрузочным устройством 4 подается на вращающуюся разбрасывающую тарель 5, откуда за счет центробежной силы попадает на лопатки 6 и равномерно сбрасывается на цилиндрическую отбойную плиту 7, где происходит первая стадия измельчения частиц материала.
Далее материал, просыпаясь за счет силы тяжести в зону действия истекающих из сопел 2 струй, захватывается ими и сталкивается в центральной части помольной камеры 8, где происходит вторая стадия измельчения. Более крупные частицы выпадают в нижнюю часть помольной камеры, где в конусном кожухе установлены тангенциально расположенные патрубки 15. В них поступает отработанный энергоноситель, который за счет тангенциальной раскрутки вовлекает поток опускающихся частиц и он приобретает также тангенциальное ускорение. Далее раскрученный поток частиц поступает в зону впрыска основного энергоносителя из сопел 2, захватывается его струями и измельчается в центральной части помольной камеры. Измельченный материал в потоках отработанного энергоносителя, следует в верхнюю часть камеры помола в зону действия вращающегося ротора классификатора 10. Здесь грубый продукт отбрасывается на стенки камеры и возвращается на домол, а тонкий продукт, достигший заданной степени измельчения, проходит через классификатор и удаляется через патрубок 11 отработанным энергоносителем на осаждение в циклонную группу 12 и пылеочистку в рукавный фильтр 13. Очищенный воздух вентилятором 14 частично выбрасывается в атмосферу, а частично по воздуховоду возвращается в нижнюю часть помольной камеры через тангенциально расположенные патрубки 15. Для освобождения нижней части помольной камеры в случае технологической необходимости предусмотрено разгрузочное устройство 9.
Основным исследуемым узлом экспериментальной установки является струйная мельница с цилиндрической самофутерующейся камерой помола, состоящей из наборных футеровочных колец. На рисунке 3.5 изображены футеровочные кольца с разными размерами уступов, на рисунке 3.4 — общий вид камеры подачи отработанного энергоносителя.
Анализ уравнения регрессии S=f(n; Vm V0e, H/J
В соответствии с поставленной в наше работе целью экспериментальных исследований ставилась задача определить рациональные, конструктивные и режимные параметры работы струйной мельницы с цилиндрической камерой помола, при которых бы с минимальными энергетическими затратами обеспечивалось максимальное качество, в нашем случае удельная поверхность, продукта измельчения (мрамора).
Исходя из предложенной конструкции мельницы (рис. 3.2) и с учетом ранее проведенных исследований [21, 33, 52, 93, 109] наиболее существенными факторами, влияющими на эффективность процесса измельчения, являются: давление и объем сжатого воздуха; диаметр и расстояние между соплами; число оборотов ротора сепаратора; диаметр и высота помольной камеры; объем подачи отработанного воздуха в дополнительную зону камеры помола.
В качестве наиболее важных параметров характеризующих эффективность процесса измельчения и качество готового продукта целесообразно принять: производительность Q мельницы; удельную поверхность S готового продукта я N — потребляемую электрическую мощность.
Для большей достоверности оценки работы мельницы ее производительность пересчитывают к одинаковой величине остатка на сите с размером ячейки 80мкм, Ro08 = 10% [28, 63]. Поскольку в нашем случае готовый продукт имеет значительно меньший размер частиц, то целесообразно этот показатель принять равным Roos = 2%, т.е. вдвое ниже, чем принимается при помоле цемента. В принципе этот показатель может быть иным. Мы принимаем Roos = 2% на основании результатов поисковых экспериментов, в ходе которых величина Roos изменялась в пределах 0,1% ROOS —3%. Наибольшее количество экспериментов позволяло получить готовый продукт с Roos 2%.
Расстояние между соплами существенным образом влияет в целом на эффективность процесса измельчения: тонкость помола и удельную поверхность готового продукта; кратность циркуляции измельчаемого материала; удельный расход энергоносителя (сжатого воздуха в нашем случае).
В ходе наших поисковых экспериментов установлено, что с увеличением расстояния между соплами помол загрубляется, а при сближении наблюдается интенсивный износ наружной поверхности. Такие же результаты получены в работах [21, 33, 87]. Поэтому нами в ходе последующих экспериментов расстояние между соплами не изменялось и было выбрано равным 240 мм.
Высота помольной камеры в известных работах [21, 33, 52, 92, 108] не изменялась и была минимальной. В нашем случае, поскольку в рабочую зону подается воздух обратной продувки, высота камеры оказывает влияние на сепарацию измельчаемого материала. В ней осуществляется предварительная классификация, из газопылевого потока выделяются наиболее крупные частицы материала и возвращаются на домол. Высота помольной камеры измерялась от продольной оси разгонной трубки до нижнего диска рабочего колеса сепаратора. При уменьшении высоты камеры весь газопылевой поток поступает в зону работы сепаратора, помол при неизменной частоте вращения ротора сепаратора загрубляется, а при увеличении высоты тонкость помола повышается, однако существенно увеличиваются габариты мельницы. Необходимо устанавливать экономически целесообразную высоту помольной камеры. В ходе экспериментов высоту камеры изменяем путем установки дополнительных колец с переменным шагом 100, 59 и 41 мм. Каждое кольцо является элементом конической футеровки. Давление рабочего агента (сжатого воздуха) в любой конструкции аэродинамической мельницы является основным фактором, определяющим показатели работы мельницы: тонкость помола; удельную поверхность; удельный расход энергоносителя. При производстве строительных материалов на предприятиях давление сжатого воздуха в сети не превышает 0,8 МПа, но чаще всего оно составляет 0,4-0,5 МПа. Исходя из этих соображений исследования новой конструкции аэродинамической мельницы проводились при давлении рабочего агента менее 0,8 МПа. Использование давления рабочего агента более 0,8 МПа вызывает необходимость установки дорогостоящих компрессоров. В ходе наших экспериментов давление сжатого воздуха изменялось в пределах 0,46-0,74 МПа. Частота вращения ротора сепаратора оказывает существенное влияние на тонкость помола готового продукта. На основании априорной информации частоту вращения ротора в ходе наших экспериментов мы изменяли от 717 до 1283 мин"1. В сравнении с известными конструкциями противоточных струйных мельниц, в нашей впервые в зону измельчения подается воздух обратной продувки. Такое решение позволяет более эффективно выводить из зоны измельчения частицы готового продукта и регулировать тонкость помола. В ходе поисковых экспериментов нами установлено, что с уменьшением объема воздуха обратной продувки тонкость помола увеличивается, а при увеличении — помол загрубляется. В соответствии с планом в ходе экспериментов объем воздуха обратной продувки изменяется от 93 до 107 м3/ч.
