Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Литературный обзор 12
1.1. Переработка резиновых отходов 12
1.1.1. Характеристика резиновых отходов и способы их переработки 12
1.1.2. Получение резиновой крошки 13
1.1.3. Свойства регенерата и его применение 14
1.1.4. Состояние и перспективы производства и потребления регенерата 16
1.1.5. Использование волокна полученного в результате разделения резинотканевой смеси 18
1.2. Проблемы разделения резинотканевой смеси 21
1.2.1. Разделение резинотканевой смеси 21
1.2.2. Машины для разделения сыпучих смесей 23
1.2.3. Анализ конструктивных схем и основные направления развития класссифицирующего оборудования 24
1.2.4. Анализ исследований транспортирования сыпучего материала по просеивающей поверхности виброгрохота 38
1.3. Выводы по литературному обзору 44
Глава 2. Исследование влияния основных факторов на динамику транспортирования резинотканевой смеси по просеивающей поверхности вибропневмосепаратора 45
2.1. Общие динамические уравнения движения по вибрирующей поверхности 45
2.2. Описание схемы и принципа работы экспериментальной пилотной установки по разделению резинотканевой смеси 51
2.3. Исследование скоростей транспортирования резинотканевой смеси по наклонной вибрирующей поверхности 54
2.3.1. Исследование амплитуды колебаний вибропневмосепаратора в зависимости от упругих свойств виброопор и силы инерции дебалансного вибровозбудителя колебаний 54
2.3.2. Исследование зависимости скорости движения резиновой крошки от амплитуды колебаний вибропневмосепаратора 61
2.3.3. Исследования зависимости скорости движения резинотканевой смеси от процентного содержания в ней волокна 63
2.4. Выводы по второй главе 66
Глава 3. Скорости витания резиновой крошки и кордного волокна 67
3.1. Некоторые теоретические предпосылки расчета скоростей витания сферических частиц 68
3.1.1. Скорость витания и свободного падения одиночных сферических частиц в вертикальном потоке 68
3.1.2. Скорость витания и свободного падения одиночных частиц несферической формы в вертикальном потоке 70
3.1.3. Скорость витания и свободного падения в стесненном вертикальном потоке 74
3.1.4. Скорость витания в горизонтальном потоке 76
3.2. Исследование скоростей витания резиновой крошки и кордного волокна 80
3.3. Выводы по третьей главе 87
Глава 4. Исследование вибропневморазделения измельченной и разрыхленной резинотканевой смеси 88
4.1. Теоретические основы свойств виброкипящего слоя 88
4.1.1. Пористость виброкипящего слоя 88
4.1.2. Вязкость виброкипящего слоя 92
4.1.3. Распространение механических колебаний в виброкипящем слое 95
4.1.4. Гидродинамика виброкипящего слоя 98
4.2. Разработка конструкции загрузочного патрубка для повышения эффективности разделения резинотканевой смеси в вибропневмосепараторе 102
4.3.Разработка усовершенствованной конструкции вибропневмосепаратора 109
4.4. Исследование виляния угла наклона и амплитуды колебаний вибропневмосепаратора на просев материала 112
4.5. Методика расчета вибропневмосепаратора 118
4.6. Выводы по четвертой главе 121
Основные результаты и выводы 122
Список использованной литературы 123
- Анализ конструктивных схем и основные направления развития класссифицирующего оборудования
- Исследование амплитуды колебаний вибропневмосепаратора в зависимости от упругих свойств виброопор и силы инерции дебалансного вибровозбудителя колебаний
- Скорость витания и свободного падения одиночных частиц несферической формы в вертикальном потоке
- Исследование виляния угла наклона и амплитуды колебаний вибропневмосепаратора на просев материала
Введение к работе
Актуальность темы
Известно, что ежегодно во всех станах мира остается около 1 миллиарда использованных автопокрышек. Почти такое же количество изношенных шин храниться в качестве отходов на свалках. В настоящее время наблюдается тенденция долгосрочного роста поступлений использованных автопокрышек.
Шины представляют собой уникальное вторичное сырье, так как они выходят из эксплуатации главным образом вследствие износа, расслоения и разрыва корда. Резина шин в процессе эксплуатации подвергается структурным изменениям, однако свойства ее, как правило, остаются относительно близкими к первоначальным.
Существуют несколько технологий переработки изношенных шин. Из них наибольший интерес вызывает механическая технология по переработке резинотехнических изделий, которая базируются на процессах многоступенчатого измельчения с первоначальным извлечением бортового кольца и металлокорда. На последней стадии тонкого измельчения получается смесь, состоящая из полидисперсных, поликомпонентных материалов, а именно, из резиновой крошки широкого фракционного состава, измельченного текстильного корда в виде отдельных нитей длиной от 5 до 35 мм, нитей, прочно связанных с частицами резины, отдельных волокон, которые окутывают практически каждую частицу резины, а также агрегатов волокон, внутри которых находятся запутанные частицы резины неправильной формы с размерами от 0,02 до 6 мм.
Весовое содержание текстильного материала (нитей и волокон) в большинстве измельченных шин составляет от 10 до 45%, в то время как в тонкодисперсной резиновой крошке, в результате процесса разделения смеси, не должно быть более 1,5% волокна. Поэтому, отделение такой сложной, многокомпонентной текстильной составляющей из резинотканевой смеси является достаточно сложной проблемой. В настоящее время существуют технологии частично решающие вопросы отделения волокна от резиновой крошки, но их главным недостатком является недостаточно высокое качество разделения резинотканевой смеси и их многостадийность.
В этой связи целью настоящей работы является исследование процесса вибропневмосепарации и разработка его аппаратурного оформления.
Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:
Исследование процесса отделения волокнистого материала от резиновой крошки привело к необходимости создания нового, модернизированного аппарата, с целью интенсивного разрушения агрегатов резинотканевой смеси, а также интенсивного, двухстадийного отделения волокнистого материала;
Найти эмпирические зависимости, связывающие скорость транспортирования резинотканевой смеси с углом наклона вибростола и амплитудно-частотными характеристиками;
Получить расчетные зависимости, позволяющие определить скорости уноса кордного волокна и резиновой крошки;
Для повышения эффективности отделения волокна от резиновой крошки, предложить в вибропневмосепараторе установку загрузочного патрубка с разрыхлительными элементами и дополнительным зонтом для отсоса освобожденного текстильного волокна на входе вибропневмосепаратора;
Разработать методику расчета вибропневмосепаратора.
Научная новизна работы
Получены расчетные зависимости для вычисления скоростей витания нитей, агрегатов текстильного волокна и частиц резиновой крошки, отличающиеся от зависимостей, ранее опубликованных в литературных источниках.
2. Найдена зависимость скорости транспортирования резиновой крошки и текстильных волокон от угла наклона вибрирующей поверхности и ее амплитуды колебаний, которая, в свою очередь, зависит от величины возмущающей силы инерции дебалансного вибровозбудителя колебаний и массы вибростола при постоянном модуле упругости виброопор.
3. Показано, что наличие потока воздуха в отверстиях решетки вбропневмосепаратора, в диапазоне изменения его скоростей, достаточных для уноса волокон текстильного материала из вибротранспортируемого слоя, повышает скорость транспортирования разделяемой резинотекстильной смеси на 1520%.
Выявлено, что при частоте 20Гц и амплитудах 1,52,5мм колебаний, интенсивное, многокаскадное разрушение агрегатов волокна и резиновой крошки, распределение разрыхленной смеси в виде тонкого, продуваемого потоком воздуха, слоя позволяет уже на первой стадии разделения удалять до 60% массы текстиля.
4. Экспериментально обнаружено, что содержание текстильных волокон в резинотканевой смеси начинает снижать скорость ее вибротранспортирования при амплитудах колебания вибростола более 2мм.
Практическая значимость
На основании полученных расчетных зависимостей разработана методика расчета вибропневмосепаратора, позволяющая рассчитать распределение скоростей воздушного потока при отделении волокна на разрыхлительном устройстве и на решетке вибростола, а также скорости транспортирования резинотекстильной смеси и к.п.д. разделения.
Предложена новая конструкция вибропневмосепаратора, защищенная патентом на полезную модель.
Разработанная методика расчета принята к использованию в ЗАО «Ивановский завод искусственных кож», г. Иваново.
Автор защищает
Технологию разделения резинотканевой смеси, образующейся в процессе измельчения изношенных шин.
Результаты теоретических и экспериментальных исследований по определению скоростей витания всех составляющих резинотканевой смеси.
Результаты теоретических и экспериментальных исследований по закономерностям транспортирования резинотканевой смеси по поверхности вибростола.
Конструкцию вибропневмосепаратора с разрыхляющими и разрушающими агрегаты резинотканевой смеси элементами и дополнительным зонтом для удаления волокон текстильного корда.
Гидродинамику вибродвижения измельченной резинотканевой смеси, кинетику виброразделения с учетом аэродинамической подъемной силы.
Апробация работы и публикации
Материалы диссертационной работы были представлены и обсуждены на: VIII Региональной студенческой конференции с международным участием «Фундаментальные науки специалиста нового века». Иваново 2009 г; Международном симпозиуме, посвященном 175-летию со дня рождения Д.И. Менделеева «Повышение ресурсо- и энергоэффективности: наука, технология, образование». Москва 2009 г; XIII Международной научно-технической конференции «Наукоемкие химические технологии - 2010». Иваново 2010; II Международной научно-практической конференции «Наука в современном мире». Таганрог 2010.
По результатам проведенной работы опубликованы 6 научных работ, из них 1 статья в журнале «Известия вузов. Химия и химическая технология», 4 тезисов докладов конференций и 1 патент на полезную модель.
Структура и объем диссертации
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, библиографического списка литературы. Работа содержит 134 страницы машинописного текста, 33 рисунка и 24 таблицы.
Анализ конструктивных схем и основные направления развития класссифицирующего оборудования
Для классификации сыпучих материалов применяются грохоты различных конструкций. Только в России насчитывается более 20 заводов-изготовителей, выпускающих более 200 модификаций грохотов. Разделим их на следующие группы. По расположению просеивающей поверхности: - наклонные грохоты (в некоторых случаях вертикальные); - горизонтальные грохоты (или слабонаклонные) По форме рабочей поверхности: - плоские грохоты (неподвижные грохоты, частично подвижные грохоты, плоские подвижные грохоты); - барабанные вращающиеся грохоты; - дуговые грохоты. По характеру движения просеивающей поверхности или способу перемещения сыпучего материала: - неподвижные грохоты (с неподвижной просеивающей поверхностью); - частично подвижные грохоты (с движением отдельных элементов просеивающей поверхности); - вращающиеся грохоты (с вращательным движением просеивающей поверхности); - плоские подвижные грохоты (с колебательным движением всей просеивающей поверхности); - гидравлические грохоты (грохоты с перемещением материала в струе воды или пульпы). В отечественной практике принято делить грохоты на три типа в зависимости от насыпной плотности грохотимого материла: легкий, средний и тяжелый. Насыпная плотность для каждого: до 1,4 т/м3 , до 1,8 т/м3и до 2,8 т/м , соответственно [2(Н22].
Основная масса сыпучих материалов классифицируется сейчас на вибрационных грохотах ввиду их несомненных технологических и конструктивных преимуществ перед грохотами других типов. Их доля в производстве нерудных строительных материалов более 90% от всех просеивающих аппаратов [22].
Под вибрационным грохотом будем понимать грохот с вибрирующим ситом или решеткой. С помощью вибратора грохоту сообщаются колебания: прямолинейные, круговые, эллиптические, иногда сложные — пространственные. Поэтому грохоты принято также делить по форме траектории колебаний на следующие виды: с круговыми или близкими к ним колебаниями (И); с прямолинейными колебаниями (С); с близкими к прямолинейным колебаниями (ИС). В структуру условного обозначения отечественных грохотов, как правило, входят: сокращенное наименование (Г - грохот), обозначение траектории колебаний (И, С, ИС) и тип грохота (Л, С, Т), а также ширины просеивающей поверхности (2 соответствует 1000 мм, 3 - 1250 , 4 - 1500, 5 - 1750, 6 - 2000, 7 - 2500, 8 - 3000, 9 - 3500, 10 - 4000 мм) и числа ярусов сит. Может присутствовать буквенный или цифровой индекс модификации [20,22].
Первые плоские качающиеся грохоты Берарта, которые можно считать вибрационными, появились в середине XIX века. Их динамические характеристики: частота — 100 — 160 кол/мин, амплитуда — 3 - 5 см. Таким образом, амплитудное значение ускорения не превышало l,5g (g — ускорение свободного падения). К качающимся грохотам с кривошипо-шатунным приводом относятся появившиеся впоследствии грохоты Маркуса, Баума, Лауэ, Феррариса (рис. 1.1.). В таких грохотах поперечная к плоскости сита составляющая ускорения незначительна, что весьма выгодно для прочности короба.
Однако такие грохоты имели весьма низкую производительность и эффективность рассева. Первым инерционным грохотом является вибромотор Бомона, изобретенный в 1900 году. Колебания виброгрохотов вызываются силами инерции вращающихся дебалансных масс (рис. 1.2.). Амплитуда колебаний сита регулируется изменением- массы дебалансных грузов или радиусом их вращения. Инерционные грохоты могут иметь одно или несколько сит. Жесткость амортизаторов подбирается таким образом, чтобы собственная частота колебаний короба грохота была значительно ниже частоты вынуждающей силы дебалансов. Недостатком работы инерционных грохотов является необходимость прохода через резонанс при запуске и, особенно, при остановке (выбеге) грохота, когда кинетическая энергия вращающихся дебалансов, деталей передачи, ротора электродвигателя переходит в энергию резонансных колебаний. Происходит «застревание» в режиме близком к резонансному, сопровождающееся интенсивными колебаниями короба грохота (так называемый «эффект Зоммерфельда»). Другим недостатком инерционных грохотов является их чувствительность к условиям загрузки. Увеличение массы сыпучего материала, подаваемого на грохот, уменьшает амплитуду колебаний короба, и эффективность грохочения ухудшится. При уменьшении нагрузки амплитуда колебаний возрастет. В этом случае эффективность также может ухудшиться, так как увеличивается скорость перемещения слоя сыпучего материала по просеивающей поверхности, что уменьшит вероятность проникновения мелких частиц через отверстия сита [21,22].
Исследование амплитуды колебаний вибропневмосепаратора в зависимости от упругих свойств виброопор и силы инерции дебалансного вибровозбудителя колебаний
При малых амплитудах колебаний вибростола (1-Н, 5мм), содержание в смеси текстильных включений не оказывает влияние на скорость транспортирования смеси. С возрастанием амплитуды колебаний, текстильные включения существенно замедляют скорость транспортирования всей резинотканевой смеси. Это обусловлено демпфирующими свойствами текстильных волокон, вследствие чего агрегаты пуха и нити движутся не полностью отрываясь от поверхности вибростола и, в свою очередь, тормозят движение частиц резиновой крошки. В результате обработки экспериментальных данных нами было получено эмпирическое уравнение для определения влияния массовой доли содержания текстильного волокна в смеси на общую скорость транспортирования смеси по поверхности вибростола. где в — массовая доля текстильного волокна в резинотканевой смеси.
Уравнение (2.22) было получено с применением математической прикладной программы для обработки экспериментальных данных методом наименьших квадратов. Диапазон амплитуд колебаний вибростола, для которых применимо данное уравнение равен А=2-К3мм. 1. Попытка использования приведенных в литературе общепринятых уравнений для определения скоростей транспортирования резинотканевой смеси показала большие отклонения расчетных значений от экспериментальных данных. 2. В результате проведенных исследований было получено эмпирическое уравнение, позволяющее рассчитывать скорость транспортирования резинотканевой смеси по наклонной поверхности вибростола в зависимости от его угла наклона и амплитуды колебаний, которая, в свою очередь, зависит от величины возмущающей силы инерции дебалансного вибровозбудителя колебаний и массы вибростола. 3. Проведенные нами исследования показали, что включения текстильных волокон в резинотканевой смеси оказывают демпфирующее воздействие на резиновую крошку, что снижает скорость транспортирования смеси в целом. 4. Анализируя экспериментальные данные, была получена эмпирическая зависимость, позволяющая оценить степень воздействия текстильных волокон на скорость транспортирования резинотканевой смеси. Для оценки нахождения скоростей воздуха, при которых будет происходить унос текстильных волокон, необходимо уметь рассчитывать значения скоростей витания отдельных составляющих данной смеси -частиц резиновой крошки и текстильного волокна.
При этом нам необходимо найти такие скорости воздушного потока, при которых, с одной стороны, резиновая крошка должна быть как можно более полно отделена от волокон (содержание волокон в мелкой резиновой крошке не должно быть более 0,5-4,0% при начальном содержании их в исходной смеси 10- -45%), с другой — должны обеспечиваться минимальные потери самых мелких частиц резиновой крошки, уносимых воздушным потоком с текстильными волокнами.
Исследованиям процесса уноса частиц из кипящего и виброкипящего слоя посвящено большое количество работ [61- -68 и др.] в частности, О.М. Тодеса, В.А. Членова и Н.В. Михайлова и др. Но, как показали наши расчеты, ни одна из предложенных ранее математических зависимостей не позволяет надежно рассчитать скорость витания компонентов данной смеси (частиц резиновой крошки, текстильного волокна в виде нитей, пуха и их агрегатов). Это связано с тем, что рассматривались только частицы, близкие к идеальным сферическим, без учета их внутренней структуры и формы.
Скоростью витания одиночной твердой частицы называется скорость газового потока, при которой частица находится во взвешенном состоянии. Скорость витания равна по величине скорости свободного падения и противоположна ей по направлению в том случае, когда режим обтекания твердой частицы в потоке газа тот же, что и при падении твердой частицы в неподвижной среде. Постоянную скорость свободного падения частица приобретает в равновесном состоянии, когда сумма силы сопротивления среды и статической подъемной силы становится равной силе тяжести. Теоретически эта равновесная скорость достигается на бесконечно длинном пути.
В условиях пневматического транспорта статической подъемной силой, обусловленной законом Архимеда, можно пренебречь, поскольку удельный вес газового потока обычно на три порядка ниже удельного веса транспортируемого материала.
Для определения скорости свободного падения одиночных шарообразных частиц в неограниченном пространстве предложен ряд методов. Так, в работе [61] для расчета скорости витания используют зависимость между критерием Рейнольдса, отнесенным к скорости движения твердой частицы относительно среды, критерием Архимеда. В пределах изменения критерия Рейнольдса от нуля до 6000 эта зависимость описывается следующим трехчленным уравнением:
Скорость витания и свободного падения одиночных частиц несферической формы в вертикальном потоке
Оказывая существенное влияние на свойства слоя дисперсного материала, вибрация может вызывать повышение или снижение его пористости. Исследования влияния параметров вибрации на высоту слоя угля, проведенные Б.А. Давыдовым и М.Н. Александровой [82,83], показали, что материал уплотняется только при ускорении вибрации ниже ускорения свободного падения. Пористость слоя сыпучего материала, подвергаемого вибрационному воздействию, определяется отношением объема пор к полному объему слоя, называемое пористостью и через V4 объем собственно-твердых частиц. Пористость при постоянной площади аппарата можно выразить через высоту виброкипящего слоя и эффективную высоту компактного слоя (слоя без зазора между частицами) [84]. Если эти величины подставить в последнее уравнение, получим Эффективную высоту компактного слоя h0 определяют расчетным путем из объема собственно твердых частиц V4. Высоту слоя в процессе вибрирования можно контролировать путем последовательного фотографирования и определения полученных на пленке значений под измерительным микроскопом. При воздействии на сыпучий материал вибрации с ускорением ниже ускорения свободного падения происходит уплотнение слоя (снижение є). Уплотнение слоя объясняется снижением внутреннего трения в системе, что при наличии дополнительных к силе тяжести инерционных сил способствует оптимальной самоукладке частиц с минимальными зазорами между ними.[85] Для некоторых сыпучих материалов абсолютное значение достигнутой таким образом плотности слоя близко к максимальной теоретической. В частности, для порошкообразных пластмасс такой метод уплотнения позволяет иметь вполне определенную и удобную для оценки состояний слоя плотность упаковки [86]. В большинстве случаев увеличение ускорения вибрации до величины ускорения свободного падения не позволяет осуществить плотную упаковку дисперсного материала, а превышение ускорения выше критического вызывает отрыв частиц друг от друга и увеличение пористости слоя. В этих случаях для создания состояния виброожижения используют дополнительные подрессоренные пригрузы. Эти пригрузы не допускают отрыв частиц друг от друга и от дна формы. В то же время при формовании различных материалов уменьшение сил внутреннего трения под воздействием вибрации позволяет достигнуть плотной укладки частиц при меньшем давлении пригруза по сравнению с давлением пригруза, необходимым для статического прессования [87]. С увеличением ускорения выше критического, слой переходит в состояние виброкипения и разрыхляется. Абсолютная величина пористости виброкипящего слоя зависит как от частоты, так и от амплитуды колебания.
Чем ниже частота вибрации площадки, тем большая пористость слоя может быть создана при сравнительно одинаковых ускорениях вибрационного воздействия. В интервале от 1 g до 4 g объем слоя увеличивается более интенсивно, чем при дальнейшем повышении ускорения вибрации. Это в первую очередь объясняется действием аэродинамической силы, которая возникает в результате образования под виброкипящим слоем разрежения. Сила атмосферного давления, действующая на сыпучий материал, прижимает его ко дну формы и препятствует увеличению пористости слоя. Величина этой силы может во много раз превышать вес самого слоя материала. В вакууме, где давление среды на слой снижается, пористость виброкипящего слоя увеличивается [88, 89]. Следовательно, разрыхление слоя сыпучего материала начинается с увеличением ускорения вибрации выше 1 g. Однако интенсивность разрыхления слоя существенно зависит от физических свойств сыпучих материалов. Так, пористость слоя некоторых тонкодисперсных порошков полимеров заметно увеличивается при ускорениях колебаний выше 5 g [86]. Коэффициент расширения слоя порошков полимеров (в частности, эмульсионного полистирола), по данным Л.М. Либермана, при частоте колебаний 100 гц и амплитуде 0,3 мм достигает 1,4 [90].
Согласно данным П.А. Сергеева, увеличение высоты слоя в состоянии виброкипения пропорционально величине относительного ускорения вибрации [91]. Исследования А.С. Гинзбурга и В.И. Сыроедова с песком сахара влажности 0,3% при высоте неподвижного слоя 30 мм показали, что в диапазоне частот колебаний 30 - 70 гц и амплитуд 0,5 - 2,5 мм высота виброкипящего слоя в основном зависит от амплитуды вибрации. Зависимость между величиной приращения высоты слоя и амплитудой колебаний имела линейный характер и была выражена формулой где Ah — приращение высоты слоя. где hHen — начальная высота свободно засыпанного неподвижного слоя.
К выводу об уменьшении пористости засыпки в состоянии виброожижения и о линейном ее изменении в зависимости от амплитуды вибрации в состоянии виброкипящего слоя приходят также Г.К. Бахман, Г.Ф. Жирнова, Г.М. Михайлов и Н.В. Тябин [92]. Зависимость пористости виброкипящего слоя от основных определяющих ее факторов представлена в виде уравнения
Как показали В.А. Белый, О.Р. Юркевич и Л.Л. Миронович, некоторые порошки полимерных материалов, пористость засыпки которых не повышается при малых параметрах вибрации, при воздействии вибрации с продувкой газа увеличивают объем слоя на 60 - 70%. Коэффициенты увеличения объема виброкипящего слоя в случае продувки газом выше, чем кипящего, и по абсолютным значениям эти коэффициенты значительно выравниваются для материалов, разно поддающихся переводу в кипящий слой [93]. Кроме того, процесс псевдоожижения многих порошков в кипящем слое нестабилен и зависит от степени предварительного уплотнения материала.
Виброкипящий слой с увеличением скорости продуваемого снизу газа расширяется более равномерно. Зависимость изменения высоты слоя от скорости продуваемого газа легко воспроизводима и не зависит от степени начальной упаковки материала [94].
Исследование виляния угла наклона и амплитуды колебаний вибропневмосепаратора на просев материала
Достигнув максимального амплитудного значения перемещения, площадка начинает перемещаться вниз, в то же время материал продолжает двигаться относительно площадки вверх. При этом между плотным слоем материала и поверхностью сосуда вновь образуется разрежение. Опускаясь на площадку, нижние частицы снова создают плотный слой, который вытесняет новую порцию воздуха. Многократное повторение такого процесса при вибрационном воздействии на слой сыпучего материала дополнительно к гармоническому изменению давления создает статическое разрежение под слоем, которое может быть измерено обычными V-образными манометрами [89,117].
Следовательно, суммарный перепад гармонически изменяющихся давления и разрежения под виброкипящим слоем не равен нулю, а под слоем материала сохраняется некоторое разрежение.
В аппаратах с открытым для подсоса воздуха дном виброкипящий слой захватывает воздух снизу и вытесняет его сверху слоя материала. Виброкипящий слой сыпучего материала является как бы «насосом», транспортирующим через себя газ или воздух [119].
Специальные исследования насосного действия виброкипящего слоя позволили определить характер этого явления [117]. Материалом для опытов служил кварцевый песок, рассеянный на ситах с размером отверстий 0,5; 0,355; 0,21; ОД 65 и 0,088 мм.
Насосное действие начинает возникать с момента образования виброкипящего слоя. Абсолютное значение образующегося статического перепада давления зависит от частоты и амплитуды вибрации площадки, высоты слоя, размера частиц к влажности сыпучего материала, а также коэффициента трения частиц друг о друга. Интенсивность насосного действия виброкипящего слоя может быть охарактеризована тремя основными параметрами: давлением над и разрежением под виброкипящим слоем, перепадом давления в слое.
С увеличением высоты слоя сыпучего материала количество образующихся «поршней» повышается. Это создает дополнительные компрессионные ступени и уменьшает утечку транспортируемого газа или воздуха. С увеличением высоты материала возникает большее разрежение под виброкипящим слоем. Если проследить за изменением разрежения с увеличением высоты слоя при постоянной амплитуде вибрации, то при определенной его высоте начинается уменьшение разрежения. Чем выше амплитуда вибрации, тем при большей высоте слоя наступает предел роста разрежения. Это может быть объяснено тем, что вес вышележащего сыпучего материала и атмосферное давление, действующее на слой, препятствуют движению частиц в нижних слоях, а также тем, что в вибрационном движении участвует не вся масса слоя, а только ее часть. Эту часть слоя называют присоединенной массой. По данным некоторых исследований, в зависимости от условий опыта, она составляет 20 — 40% от всей массы материала, находящегося на вибрирующей поверхности [120,116].
Как видно из рассмотренного комплекса влияния различных факторов на образование перепада давлений в виброкипящем слое, оно может служить хорошим индикатором структуры слоя. Данное явление может свидетельствовать об агрегировании частиц, а также помогать в определении оптимальных параметров вибрации, при которых создается большая подвижность частиц в слое. Кроме того, перепад давления оказывает существенное влияние на процессы в виброкипящем слое.
После измельчения изношенных автомобильных шин и предварительного извлечения металлокорда, резинотканевая смесь накапливается в емкостях, откуда поступает в вибропневмосепаратор. При транспортировании тары, во время хранения в емкостях, смесь уплотняется, образуя при этом довольно прочные агрегаты волокна и резиновой крошки, что в дальнейшем негативно сказывается на процессе разделения смеси.
Для эффективного отделения волокнистого материала от резиновой крошки необходимо было, во-первых, разрушить прочные агрегаты волокна и крошки, а во-вторых, равномерно распределить разделяемый материал тонким монослоем по всей ширине вибропневмосепаратора. В связи с этим возникла необходимость предварительного разрыхления смеси перед подачей на вибростол.
Нами было разработано устройство для разрыхления резинотканевой смеси, представляющее собой загрузочный патрубок с шестикаскадными разрыхлительными стержнями, которые колеблются вместе с вибростолом, за счет сего происходит разрушение разрыхление агрегатов волокна и резиновой крошки. Расстояние между каскадами (Ьі Омм) и шаг между стержнями (11=5 0мм) были определены как оптимальные исходя из проведенных исследований. Под оптимальными понимаются такие расстояния между стержнями, при которых с одной стороны, агрегаты резинотканевой смеси должны быть как можно более эффективно разрушены и разрыхлены, с другой они не должны забивать загрузочный патрубок путем наслоения друг на друга. Также, в загрузочном патрубке был установлен дополнительный зонт для создания в нем поперечного воздушного потока с целью повышения эффективности разделения резинотканевой смеси путем удаления большей части текстильного волокна уже из области загрузки.