Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Процесс истирания сыпучих материалов в аппаратах со взвешенным слоем: современное состояние вопроса 10
1.1. Необходимость учёта истирания частиц в кипящем слое при проектировании аппаратов 10
1.2 Анализ существующих подходов к моделированию истирания 11
1.3 Обзор перспективных конструкций аппаратов кипящего слоя .
1.4. Постановка задач исследования
Глава 2. Разработка математических моделей истирания частиц в аппаратах со взвешенным слоем на основе цепей теории Маркова 38
2.1. Построение матрицы переходов с учетом скорости истирания (модель 1) 39
2.2 Построение матрицы переходов на основе вероятностных подходов (модель 2) 43
2.3. Обобщенный вероятностный подход построения матрицы переходных вероятностей (модель 3) 48
2.4. Анализ моделей. Численный эксперимент
2.5. Математическая модель истирания в реакторе непрерывного действия 56
2.6. Выводы по главе 58
Глава 3. Экспериментальное исследование истирания аммиачной селитры, керамзита и известняка в кипящем слое 60
3.1 Разработка экспериментального стенда и методики проведения опытов по истиранию гранул аммиачной селитры и керамзита в кипящем слое 60
3.2 Разработка экспериментального стенда и методики проведения опытов по истиранию зёрен известнякового камня в струйной мельнице кипящего слоя 65
3.3.Влияние режимных и конструктивных параметров на истирание материала в кипящем слое 67
3.3.1 .Влияние расхода газа на истирание в кипящем слое 69
3.3.2.Влияние температуры на истирание в кипящем слое 73
3.3.3. Влияние массы навески материала на истирание в кипящем слое 76
3.4. Выводы по главе 90
Глава 4. Использование результатов работы 91
4.1 Расчет струйной мельницы кипящего слоя в замкнутом цикле измельчения 91
4.2 Расчёт процесса охлаждения в кипящем слое с учетом истирания 97
4.3. Использование результатов в научных и проектных работах 101
4.4, Выводы ло главе 101
Основные выводы 102
Список литературы 104
- Анализ существующих подходов к моделированию истирания
- Обобщенный вероятностный подход построения матрицы переходных вероятностей (модель 3)
- Разработка экспериментального стенда и методики проведения опытов по истиранию зёрен известнякового камня в струйной мельнице кипящего слоя
- Расчёт процесса охлаждения в кипящем слое с учетом истирания
Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Переработка сыпучих материалов во взвешенном слое является эффективной технологией, позволяющей осуществлять интенсивные физико-химические процессы с участием дисперсных сред. Одним из ключевых факторов высокой эффективности переработки является значительная подвижность частиц, приводящая к интенсификации тепло- и массопереноса. Однако, для минеральных материалов, прочность частиц которых относительно невелика, столкновения частиц приводят к нежелательному сопутствующему процессу - измельчению частиц. С точки зрения физики измельчения любой аппарат со взвешенным (кипящим) слоем является низко потенциальным высокочастотным измельчителем, в котором доминирующим механизмом измельчения является истирание (износ) частиц, хотя для некоторых материалов возможно и ударное разрушение. Износ частиц приводит к потере материала, снижению эффективности переработки из-за засорения реакционной зоны пылью, дополнительным проблемам, связанным с пылеулавливанием. Кроме того, непрерывное изменение фракционного состава материала, связанное с истиранием частиц, может оказывать сильное влияние на основные процессы, реализуемые в кипящем слое, например на грануляцию, агломерацию, сушку и др.
Несмотря на то, что исследованию и моделированию основных процессов, ради которых и создаётся кипящий слой, посвящено достаточно много работ, исследованию истирания частиц уделено гораздо меньше внимания. Отчасти это обусловлено тем, что преобразование фракционного состава материала при измельчении истиранием существенно отличается от такового при интенсивном измельчении. С другой стороны, неучёт этого явления приводит к снижению
достоверности моделирования и расчёта процессов в кипящем слое, а также к ограниченности и недостоверности расчёта систем пылеулавливания. Обращение к вопросам исследования износа частиц в кипящем слое определяет актуальность темы настоящей работы, которая выполнялась в рамках договора о международном научно-техническом сотрудничестве.
Целью работы является повышение достоверности и точности моделирования и расчёта процессов во взвешенном слое путём учёта истирания перерабатываемых в нём частиц на основе расчётно-экспериментальных исследований и математического моделирования этого явления как высокочастотного низкопотенциального измельчения.
Основные результаты работы.
Разработана экспериментальная установка и выполнены экспериментальные исследования изменения фракционного состава частиц сыпучих материалов при их переработке во взвешенном слое. Изучено влияние скорости и температуры газа и массы загрузки аппарата кипящего слоя на истирание частиц керамзита и аммиачной селитры.
Разработан ряд математических моделей истирания частиц во взвешенном слое, отличающихся, с одной стороны, доступностью эмпирического обеспечения, а с другой, — прогностическими возможностями. Среди них:
математическая модель на основе однородной цепи Маркова, включающая разработку соотношений для скорости истирания и правила построения матрицы переходных вероятностей;
статистическая модель, базирующаяся на вероятностях столкновения частиц в слое и их разрушения при столкновении.
Проведено сопоставление разработанных моделей по критериям доступности эмпирического обеспечения их идентификации и точности и однозначности прогнозирования. Сформулированы рекомендации по их применению.
На основе разработанных моделей и экспериментальных результатов раз-работай метод расчёта истирания частиц в кипящем слое как составной части процессов агломерации, охлаждения и сушки.
Разработаны рекомендации по снижению износа частиц в кипящем слое как ресурсосберегающего и природоохранного мероприятия, нашедшие применение на ООО <<ПОЛИМЕРПЛАСТБЕТОН» в результате чего достигнуто снижение выбросов в атмосферу на 12,5%.
Разработанные математические модели и их программное обеспечение используются в научных и проектных работах, проводимых в Ченстохов-ском политехническом институте, Польша.
Научная новизна.
Экспериментально установлена зависимость скорости истирания частиц во взвешенном слое от его основных параметров (размера частиц, скорости и температура газа) для известняка, аммиачной селитры и керамзита.
Разработаны математические модели преобразования фракционного состава материала во взвешенном слое вследствие протекания процесса истирания частиц, различающиеся разным уровнем декомпозиции этот процесса.
Получена эмпирическая зависимость для пересчета скорости истирания частиц во взвешенном слое при изменении его параметров.
Разработана математическая модель преобразования фракционного состава материала при переработке в многоступенчатых реакторах со взвешенным слоем с промежуточной классификацией.
Практическая ценность. 1. Разработан метод расчёта износа частиц сыпучего материала при его переработке в кипящем слое, который в сочетании с методами расчёта
основных процессов позволяет повысить достоверность и точность прогнозирования.
Разработанный метод расчёта даёт более достоверную информацию для расчёта систем пылеулавливания, что снижает риск экологического ущерба в связи с неоптимальной работой этих систем.
Разработаны рекомендации по снижению истирания частиц в кипящем слое как ресурсосберегающего и природоохранного мероприятия, нашедшие применение на ООО «ПОЛИМЕРПЛАСТБЕТОН» в результате чего возможно снижение уноса материала на 12,5%.
Разработанные математические модели и их программное обеспечение используются в научных и проектных работах, проводимых в Ченсти-ховском политехническом институте, Польша.
Автор защищает.
Методику и результаты экспериментов по исследованию влияния режимных и конструктивных параметров взвешенного слоя на износ перерабатываемых в нём частиц.
Математические модели процесса истирания как средство описания преобразования фракционного состава сыпучего материала как в кипящем слое, так и в мельницах низкопотенциального измельчения.
Метод расчёта истирания частиц в кипящем слое как составляющую часть полных моделей основных процессов, повышающую их адекватность и точность, а также дающий достоверную информацию для выбора и расчёта систем пылеулавливания.
Апробация работы.
Основные положения диссертации были доложены и обсуждены на следующих конференциях: Международной студенческой конференции «Фундаментальные науки - специалисту нового века». (Иваново 2002);
Международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития энерготехнологий (Бенардосовские чтения)» (Иваново 2003); Межвузовской V региональной студенческой конференции «Фундаментальные науки - специалисту нового века» (Иваново, 2004); The 30th International Conference of Chemical Engineering. 2003, (Slovakia 2003), XVII Международной научной технической конференции «Математические методы в технике и технологиях» — ММТТ2004, (Кострома, 2004).
Публикаиии. Основное содержание диссертации опубликовано в 14 печатных работах [92-106].
Анализ существующих подходов к моделированию истирания
Известно, что истирание сыпучих материалов в технологических процессах химической, энергетической, строительной, сельскохозяйственной промышленности носит чаще всего негативный характер [1-11]. Например, при производстве минеральных удобрений перед производителями ставится задача обеспечения однородности гранулометрического состава материала вносимого в почву [7], а износ частиц препятствует реализации этого требования.
Следует отметить, что в настоящее время все виды сыпучих материалов, производимых в различных отраслях промышленности как в нашей стране, так и за рубежом стремятся получать в основном в гранулированном виде. При этом используются различные типы грануляторові барабанный гранулятор - сушилка (БГС); нейтрализатор гранулятор — сушилка - охладитель КС; гранулятор КС - охладитель КС; грануляционная башня - охладитель КС; тарельчатый гранулятор и т.д.
Процессы грануляции сопровождаются явлениями (вторичными процессами) истирания и агломерации. Истирание готового продукта приводит к значительным пылеуносам ценных компонентов и загрязнению окружающей среды. Например, в производстве аммиачной селитры производительностью 60 т/час в год теряется около 3 тыс. тонн готового продукта.
Таким образом, истирание является хотя и с одной стороны нежелательной, но с другой стороны - важной составляющей переработки сыпучих материалов во взвешенном слое, учёту и прогнозированию которой до настоящего времени не уделяется достаточного внимания.
Поскольку в физике твердого тела до настоящего времени не определена связь между прочностью, работой разрушения, температурой, размерами, структурой твердых тел и условиями их нагружения, (характером и скоростью приложения нагрузки) даже в простых случаях реальных материалов, то теория измельчения вынуждена основываться на макроэффектах и феноменологических представлениях. Положение с описанием измельчения осложняется также большим многообразием свойств материалов, влияющих на их поведение при измельчении значительно отличающихся механическими свойствами и способами их механического измельчения.
Одно из направлений изучения процесса измельчения связано с методами вычисления характеристик гранулометрического состава измельчаемых материалов. К этому направлению относятся работы Мартина, Розина, Раммлера, Годена, Колмогорова, Свенсона, Андреева, Шумана, Товарова, Роллера, Румпфа, Аустина и других [12-18].
Впервые продукт измельчения как статистическая совокупность рассматривался в работах Мартина [19],.. который предложил экспериментально полученные кривые плотности распределения числа частиц по размерам описывать следующей формулой:
Формула Свенсона не является универсальной. Для того, чтобы пользоваться этим выражением, автор составил специальные таблицы.
Авдеев [17,18] предлагает для построения аналитических законов при статистическом распределении однокомпонентных случайных величин пользоваться четырехпараметрической функцией плотности распределения массы по диаметрам:
Он указывает, что формула (1.11) эквивалентна формуле (1.10) и может быть получена путем соответствующего дифференцирования (1.10). Все рассмотренные уравнения созданы для обобщения опытных результатов, необходимых как для научных, так и практических целей, и могут быть использованы, в частности, для описания кинетики процесса измельчения. Однако рассмотренные математические зависимости не описывают даже качественно истирание материала, имеющего резко выраженную специфику фракционного состава.
Все описанные выше зависимости вряд ли могут эффективно использоваться для охарактеризований измельчённого износом материала, которое по своей природе является бимодальным с максимумом вблизи мелких частиц и близких к исходным частицам. При постоянных параметрах ни одна из них бимодальности не предусматривает.
В работах [10, 11, 30-61] изложен подход к изучению и описанию непосредственно процесса измельчения, то есть к описанию фракционного соства.
Этот процесс сопровождается изменением фракционного состава смеси, которое выражается в уменьшении (исчезновении) содержания крупных фракций исходного материала при одновременном увеличении (образовании) мелких фракций.
При моделировании измельчения особую группу занимают энергетические подходы [10-11, 30], в которых рассматриваются энергетические аспекты разрушения.
В [11, 30] рассматривается работа, затрачиваемая на преодоление внутренних сил взаимного сцепления частиц дробимого материала. Элементарная работа АА деформации одного куска материала в зависимости от принятой гипотезы измельчения [10] имеет вид:
Обобщенный вероятностный подход построения матрицы переходных вероятностей (модель 3)
Другая конструкция (рис. 1.4.), разработанная ГИАПом [85], представляет собой цилиндрический передвижной аппарат, устанавливаемый под грануляционной башней вместо ее нижнего конуса. Аппарат скрепляется с конусом башни резиновым фартуком. В этом аппарате, как и в предыдущем, применяется принцип перекрестного потока твердого материала и воздуха. Горячие гранулы, скатываются с конуса башни, попадают на периферию кипящего слоя и перемещаются в радиальном направлении к центру аппарата, где находится разгрузочная труба. Телескопическое устройство на верхнем конце трубы позволяет менять высоту слоя
Перечисленные конструкции не имеют принципиальных различий: все они работают по схеме перекрестного тока, при небольшой высоте слоя и скорости воздуха порядка 1-1,5 м/сек. Однако конфигурация корпуса, отдельные узлы и детали аппаратов сконструированы по-разному.
Р.З. Хитерером, М.И. Фридландом [86] разработана следующая конструкция охладителя аммиачной селитры в кипящем слое. Аппарат представляет собой корпус прямоугольного сечения, в нижней части которого расположена дутьевая решетка для поддержания слоя. Кроме того, в аппарате имеется распределительная решетка, выполненная из расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга ромбовидных элементов, по торцам которых установлены перегородки для загрузки и выгрузки материала, а также для крепления элементов. Такое устройство решетки, по мнению авторов, позволит интенсифицировать процесс и снизить эксплуатационные расходы.
В другой конструкции [87] Фридландом предложен аппарат для гранулирования удобрений и их охлаждения. Аппарат состоит из установленного на опоре цилиндрического корпуса, нижняя часть которого снабжена коническим днищем с люком и окнами, и распыл ителя-гранулятора, расположенного внутри корпуса над окнами его нижней части. Аппарат отличается высокой производительностью за счет увеличения скорости воздушного потока. Кроме того, на верхней части корпуса с наружной стороны смонтирован сепаратор с псевдоожиденным слоем, представляющий собой обечайку с окнами, снабженными шиберами, и с глухим днищем, соединяющим нижний торец обечайки с корпусом. Над окнами между обечайкой и корпусом установлена наклонная распределительная решетка, к которой крепится верхний конец разгрузочной трубы. Нижний конец последней опущен в емкость, связанную с транспортером..Крышка аппарата снабжена отбойником и соединена трубопроводом с воздуходувкой.
Независимо от конкретной конструктивной реализации КС во всех случаях характерны высокочастотные столкновения частиц в рабочей зоне КС. Энергия этих столкновений чаще всего невелика, но всё равно приводит к откалыванию от перерабатываемых частиц мелких осколков, уносимых газом. Например, унос аммиачной селитры колеблется в пределах 0,2-0,4 г/м3. В связи с этим, с целью обоснования эффективности работы аппаратов КС как для грануляции, так и охлаждения аммиачной селитры необходимо провести целенаправленные расчетно-экспериментальные исследования по истиранию готового продукта.
На стадии разработки и проектирования многосекционных грануляторов КС необходимо иметь надёжный и достоверный метод расчёта, прогнозирующий химический и гранулометрический состав готового продукта. Решение данной задачи связанно, прежде всего, с исследованиями переходного и стационарного процессов агломерации, совместное рассмотрение которых позволяет проследить изменение и становление одной из важнейших характеристик процесса - функции распределения частиц по размерам. Работы в этом направлении связаны с изучением технологических особенностей модифицирования минеральных удобрений микроэлементами в многосекционном аппарате КС, изучение тепло — массообменных процессов, протекающих в слое и изучение преобразования в нём фракционного состава материала.
В связи с изложенным выше, из широкого спектра нерешенных задач математического моделирования и экспериментального исследования процесса истирания в КС для настоящей работы были выбраны следующие конкретные задачи. 1. Разработать математические модели истирания частиц в кипящем слое. 2. Разработать подходы к идентификации моделей. 3. Выполнить сопоставление разработанных моделей по критериям доступности эмпирического обеспечения и точности получаемых результатов и сформулировать рекомендации по их применению. 4. Выполнить экспериментальные исследования по определению влияния скорости и температуры газа, массы загрузки реактора на истирание частиц для гранул аммиачной селитры, керамзита и зёрен известнякового камня. 5. Разработать методику проведения и обработки результатов экспериментальных исследований истирания порошков в аппарате кипящего слоя — инженерный метод его расчёта и стратегию эмпирического обеспечения. Построение модели преобразования крупности частиц в кипящем слое выполним на основе теории цепей Маркова, которая при сохранении ясного физического понимания процессов дает возможность использовать апробированный математический аппарат. Истирание частиц в кипящем слое представим как марковский процесс с дискретным шагом по времени и по размеру частиц. Для описания состояния выберем вектор, составленный из массовых долей частиц разной крупности F = {fJ, гдеі = 1,п; частицам максимального размера соответствует і=1. Для реактора кипящего слоя, который традиционно относят к реакторам идеального перемешивания, этот вектор характеризует состояние загрузки аппарата. Через промежуток времени At, называемый временем перехода, вектор Fk изменится и станет Ffc+i. Считая At постоянным, заменим непрерывное время его дискретными моментами tk=kAt и будем рассматривать к как целочисленные моменты условного времени.
Разработка экспериментального стенда и методики проведения опытов по истиранию зёрен известнякового камня в струйной мельнице кипящего слоя
Вероятность разрушения частицы j-ой фракции при столкновении выразим через единичную ступенчатую функцию с учетом порогового значения энергии где epj - пороговое значение энергии разрушения.
Для описания распределения осколков после разрушения частицы воспользуемся формулой, полученной ранее [10] на основании комбинаторного подхода. Вероятность образования осколка класса m при разрушении частицы j-ro размера при подводе к, единиц пороговой энергии вычисляется по формуле где энергию удара к, рассчитываем как отношение средней энергии удара к пороговой энергии разрушения e()j
В теории измельчения для описания эволюции гранулометрического состава порошка традиционно используются селективная и распределительная функции [10]. Селективная функция показывает вероятность разрушения фракции материала и может быть определена по формуле полной вероятности [87] как сумма произведений вероятности столкновения с і-ой частицей на условную вероятность разрушения при столкновении
Распределительная функция разрушения показывает вероятность перехода частицы из фракции j в фракцию т. Осколки размера т могут образовываться из j-ых частиц при их столкновении с любыми другими частицами. Полную вероятность образования указанных осколков при разрушении j-ых частиц определяем как сумму вероятностей образования этих осколков при всех столкновениях
Матрицу переходов Р={рц}, элементы которой показывают вероятность перехода частиц из j-ой в і-ую фракцию, представим через селективную и распределительную функции [10] в виде
Вектор гранулометрического состава порошка после акта разрушения рассчитывается по матричному выражению (2.1).
Следует отметить, что согласно (2.22)-(2.31) матрица переходов Р зависит от фракционного состава материала, поэтому уравнение (2.1) становится нелинейным.
Последняя модель является наиболее информативной, поскольку предполагает наиболее глубокую декомпозицию процесса на составляющие. Вид матрицы измельчения остаётся прежним, но модель претендует на определение ее элементом не на чисто экспериментальной основе по результатам отдельного измельчения узких фракций, а на определение этих элементов через дополнительные условия столкновений частиц и разрушений при этих столкновениях. Число свободных параметров модели уменьшается, но повышается сложность их прямой индетификации.
Эта модель переходит в модель измельчения истиранием, если пороговая энергия разрушения зависит от крупности откалываемых осколков и если подводимая энергия соответствует по порядку величины той пороговой энергии, которая приводит к осколкам, соответствующим по размеру самой мелкой фракции. Очевидно, что определить напрямую зависимость пороговой энергии от крупности осколков в материале, характеризующимся ещё и значительным разбросом физико-механических свойств, очень сложно. Поэтому, несмотря на более глубокую причинность этой модели, ее оптимальность в смысле соотношения прогностических возможностей и сложности индетификации, не очевидна.
Анализ разработанных моделей построения матриц переходных вероятностей показал, что с точки зрения сочетания простоты и достоверности модель 2 является оптимальной: при двух параметрах идентификации модель позволила описать кривую гранулометрического состава разных фракций известняка после истирания в течение 10, 20, 30, 40, 50 и 60 мин. Качество описания моделью реального процесса проиллюстрировано на рис.2.2. Модель 1 не дает качественного описания процесса во всем временном интервале проведения опытов. Модель 3, описывающая наряду с измельчением истиранием и ударное разрушение требует идентификации на уровне подмоделей движения и взаимодействия частиц, что связано со сложными и трудоемкими экспериментами.
На рис.2.4-2.6 показаны результаты численного эксперимента выполненного с использованием модели 2 для иллюстрации чувствительности модели к параметрам функций разрушения. На рисунках приведены экспериментальные гранулометрические составы для исходного и измельченного в течение 60 мин известняка. Параметры функций разрушения варьировались в окрестностях оптимальных значений, полученных в ходе идентификации.
Сравнение приведённых результатов показывает, что фракционный состав измельчённого износом материала наиболее чувствителен к параметру к модели. Чувствительность к вариации остальных параметров ниже, но всё равно опасно определять их по только двум точкам кривой опытного фракционного состава измельчённого материала, необходимо использовать всю кривую, применяя метод наименьших квадратов. Однако переход к другим фракционным составам и временам измельчения при уже вычисленных параметрах, модель прогнозирует вполне удовлетворительно.
Расчёт процесса охлаждения в кипящем слое с учетом истирания
Подготовка навески гранул предполагала предварительное усреднение свойств материала. Исходный материал начально?- был расфасован по пакетам - по 1 кг. Весь материал был смешан и просеян через два сита: верхнее 2,5 мм и нижнее 2мм для селитры и соответственно 5,5 и 5 мм — для керамзита. Для полного исключения частиц меньше выбранного диапазона размеров просев через нижнее сито был произведён трижды. Полученная фракция была помещена в единую колбу. Перед каждым взятием пробы материал в колбе тщательно перемешивался.
Подготовка лабораторной установки к исследованию. Подготовка аппарата кипящего слоя предполагала: а) очистку газораспределительной решетки, стенок аппарата и циклона, которая выполнялась после каждых 3-4 опытов. Эта процедура была осложнена необходимостью снятия циклона и демонтажа верхней крышки аппарата, что вызывало значительные затраты времени, а также потери герметичности в местах крепления крышки. б) создание герметичности в комплексе аппарат-циклон, что явилось важным и необходимым этапом в силу следующих обстоятельств: наличия отверстий в аппарате, неплотного прилегания резиновой пробки выпускного патрубка, неплотного прилегания верхней крышки аппарата. Наличие отверстий в аппарате - легко устранимый дефект, который выполнялся единожды и требовал лишь визуального контроля. Разгерметизация в месте неплотного прилегания пробки устранялась с помощью клейкой ленты - перед каждым экспериментом. Утечка в местах неплотного прилегания прокладки к верхней крышке устранялась регулировкой момента затяжки крепёжных болтов. Эта операция выполнялась после каждого снятия крышки. Эксперимент предполагал изучение истирания гранул за определенный промежуток времени. С этой целью в аппарат загружалась подготовленная навеска гранул. Псевдоожижение частиц осуществлялась воздухом, проходящим через электрокалорифер (5), ротаметр (4) и поступающим под газораспределительную решетку (рис, З.1.). В ходе опыта из штуцера (11) аппарата КС (I) и циклона (2) отбирались пробы частиц для определения гранулометрического состава продукта в слое и в циклоне. По окончании каждого опыта составлялся материальный баланс, учитывающий массу продукта до и после опыта в аппарате и в циклоне. Исследование истирания зёрен известнякового камня проводилось в лаборатории политехнического института г. Ченстохова, Польша. Схема установки изображена на рис. 3.3. Воздух на псевдоожижение нагнетался компрессором (1). Расход воздуха замерялся ротаметром (2). С помощью коллектора (3) воздух подавался в размольную камеру и в слой через сопла, причём три сопла были равномерно размещены по периметру размольной камеры под углом а = 30 к горизонту, и одно сопло - вертикально снизу. Исходный продукт подавался в размольную камеру сверху. Давление рабочего газа измерялось манометром (4). Выгрузка материала осуществлялась путём съёма нижней части реактора. Улавливание частиц мелкой фракции в отходящих газах производилось циклоном (9) и фильтром (11). Исследование проведено для предварительно принятых параметров: - в отличие от предыдущих экспериментов по истиранию гранул аммиачной селитры и керамзита, было выбрано 4 различных класса крупности материала подаваемого в мельницу (500 - 630 мкм, 630 - 800 мкм, 800- 1000 мкм, 1000 - 1250 мкм). . -масса навески, подаваемой в мельницу - mk = 1500 г. -давление рабочего воздуха — рп =150 кПа. -максимальный расход подаваемого воздуха- V = 80 м3/ч. -число оборотов ротора классификатора - n = (5000 - - 7000) об/мин. -время пребывания в мельнице - тс = 60 мин, причём каждые 10 минут бралась проба на анализ. Влияние режимных, и конструктивных параметров на характер истирания в кипящем слое. Вначале были выполнены предварительные качественно-количественные опыты по истиранию гранул аммиачной селитры и керамзита в кипящем слое для выявления факторов, влияющих на рассматриваемый процесс. Среди этих факторов: скорость газа на псевдоожижение, температура слоя, масса навески слоя, относительная влажность гранул. Из результатов проведённых опытов выявлено значительное влияние на истирание гранул селитры и керамзита скорости газа и массы навески. Затем были установлены пределы варьируемых переменных. Было замечено, что для гранул аммиачной селитры при массе слоя 50 г максимальный расход газа при которой материал ещё сохраняется в состоянии кипящего слоя составляет 52 - 53 м /час, а для гранул керамзита при массе навески 100г этот расход составляет 85 - 86 м3/час. При больших скоростях газа материал выносился из аппарата. Увеличение же массы навески увеличивало предельную скорость газа для создания кипящего слоя. В свою очередь максимальная скорость газа была ограничена техническими возможностями компрессора. Максимальный расход газа для пустого аппарата составляла 90-95 м3/час. Также было установлено, что максимально возможная масса навески гранул аммиачной селитры для данного аппарата кипящего слоя составляет 170-180 г, а для гранул керамзита 220-230 г. При больших массах навески максимально возможной скорости газа не хватало для псевдоожижения. Было выявлено заметное влияние температуры слоя на истирание аммиачной селитры и отсутствие влияния температуры слоя на истирание керамзита. Возможный диапазон изменения температуры 40-130 С. Нижний предел обусловлен нагревом компрессора до рабочей температуры и неизбежным подогревом газа от комнатной температуры 18-20 С до 40 С. Выход компрессора на постоянную рабочую температуру составлял 10-12 мин. Максимальная температура (для наибольшей скорости газа) обусловлена предельно возможным нагревом электрокалорифера, причём было замечено, что при температурах больше 115-117 С, имело место слипание,гранул.
Для оценки возможного изменения массы материала из-за его возможной сушки были выполнены следующие оценочные эксперименты.
Навеска материала 100 г, взвешенная при комнатной температуре была помещена в духовой шкаф в ёмкость уплощённой формы - для более интенсивной сушки. Материал нагревался в шкафу в течении двух часов при температуре 90 С и затем взвешивался.
