Belgorod, Belgorod, Russian Federation
Belgorod, Belgorod, Russian Federation
Belgorod, Belgorod, Russian Federation
Belgorod, Belgorod, Russian Federation
GRNTI 55.39 Химическое и нефтяное машиностроение
BBK 347 Технология производства оборудования отраслевого назначения
One way to ensure the high quality of fine powder is to organize a closed grinding cycle. At the same time, there is a need to increase the efficiency of grinding equipment, including by improving the design of the working parts of the units. The article presents scientific and technical developments on the improvement of the design of grinding chambers of a centrifugal shredder
technological module, grinding, closed cycle, diffuser, confuser
Одним из способов повышения эффективности помольных агрегатов вибрационно-центробежного типа является организация процесса измельчения по замкнутому циклу [1].
Разработанная схема замкнутого цикла измельчения с применением центробежного помольного агрегата (рис.1) позволяет обеспечить требуемое качество готового продукта исключить недостатки, присущие многокамерным мельницам замкнутого цикла измельчения [2–4].
Технологический модуль замкнутого цикла измельчения содержит центробежный помольный агрегат с тремя камерами помола и центробежный воздушно-проходной сепаратор с двумя зонами разделения.
Особенность представленной конструкции технологического модуля заключается в том, что материал проходит три стадии помола с различными режимами работы в одной мельнице с тремя камерами помола. При этом после каждой камеры помола проходит классификация в центробежном воздушно-проходном сепараторе. Это дает большую гарантию одинаковой дисперсности материала, что достигается за счет обеспечения непрерывного вывода готового продукта на различных стадиях процесса и возврата недоизмельчённого материала на дальнейшее измельчение до состояния готового продукта.
Рис. 2. Технологический модуль замкнутого цикла измельчения с центробежным помольным агрегатом:
1 – центробежный помольный агрегат; 2 – бункер; 3 – центробежный воздушно-проходной сепаратор;
4 – станина; 5 – вертикальная стойка; 6 – ползун; 7 – опора вала; 8 – эксцентриковый вал; 9 – противовес;
10 – рама; 11, 12, 13 – помольные камеры; 14 – ограничительная решетка;15 – классификационная решетка;
16 – конфузор; 17 – диффузор; 18, 19 – газоходы; 20 – загрузочный патрубок; 21, 22 – разгрузочные патрубки; 23 – радиальные лопасти; 24 – выходной патрубок
Разработанный технологический модуль, конструкция которого позволяет выводить из всех рабочих камер агрегата частицы материала с характеристиками, соответствующими готовому продукту, предотвращает его переизмельчение, а, следовательно, обеспечивает требуемое качество готового продукта и снижение энергозатрат на измельчение, тем самым повышает эффективность помола.
Кроме этого, для уменьшения энергозатрат, связанных с обеспечением движения газоматериального потока в помольных камерах агрегата, необходимо установить рациональные конструктивные параметры входных и выходных патрубков помольных камер, позволяющие уменьшить сопротивление движению потока и, в то же время, создающие завихрения в камерах, необходимые для перемешивания материала.
Конструктивно входные патрубки камер выполнены в виде расширяющихся усеченных конусов – диффузоров, выходные патрубки – в виде сужающихся усеченных конусов – конфузоров [5]. Применяя диффузоры и конфузорыс различными параметрами можно изменять скорость газоматериального потока, тем самым изменяя эффективность помола.
Для исследования влияния конструктивных параметров патрубков использовался программный продукт SolidWorks в модуле FlowSimulation, который позволяет сделать расчет потоков газа(воздуха) в камерах помола. Для расчета была выбрана модель камеры помола в реальных размерах (рис. 2), содержащая цилиндрический корпус 1, ограничительные решетки 2, патрубки входа 3 и выхода 4газоматериального потока.Для расчетов применялись патрубки входа 3 и выхода 4 соответственно с диффузорами и конфузорами конусностьюα=20°, 30°, 45° и 90°.
Рис. 2. Схема камеры помола
Результатами расчётов являются изменение скорости потоков воздуха на входе и выходе камеры помола, представленные в таблице и на графиках (рис. 3). Для моделирования более реальной картины движения потока были добавлены мелющие тела в хаотическом порядке, как при помоле в верхней камере центробежного помольного агрегата.
Таблица 1
Потери скоростив % при различных параметрах патрубков
|
Конфузор,° |
|||||
|
Диффузор,° |
20 |
30 |
45 |
90 |
|
|
20 |
7 |
14 |
13 |
49 |
|
|
30 |
5 |
12 |
14 |
60 |
|
|
45 |
9 |
15 |
18 |
31 |
|
|
90 |
22 |
25 |
31 |
60 |
|
Программный продукт SolidWorksFlowSimulation позволяет теоретически ознакомиться с процессами, происходящими в камере помола в статическом состоянии, при продувании ее потоком воздуха. Кроме этого, возможно определение изменения скоростей по всей длине камеры, а также минимальных потерь скоростей и установление рациональных значений углов диффузора и конфузора.
В результате проведенных расчетов определена минимальная потеря скоростей в камерах при значениях углов в диффузоре и конфузоре
α = 20°, 30°, 45° и 90°.
Потеря скорости обуславливается множественными завихрениями при прохождении диффузора и сопротивлением при прохождении конфузора. На рис. 4,5,6,7 можно визуально сравнить результаты, полученные в SolidWorksFlowSimulation.
Рис. 3. Экспоненциальная зависимость потерь скоростей в зависимости от величин углов диффузора
и конфузора
Рис. 4. Визуальное представление траекторий потока при диффузоре и конфузоре с углами 20° (цветовая гамма- изменение скорости)
Рис. 5. Визуальное представление траекторий потока при диффузоре и конфузоре с углами 30° (цветовая гамма- изменение скорости)
Рис. 6. Визуальное представление траекторий потока при диффузоре и конфузоре с углами 45° (цветовая гамма- изменение скорости)
Рис. 7. Визуальное представление расчета траекторий потока при диффузоре и конфузоре с углами 90° (цветовая гамма- изменение скорости)
Из рис. 4 видно, как газ (воздух) входит в камеру помола через диффузор конусностью 20°, проходит сквозь ограничительную решетку, после которой начинаются незначительные завихрения. Так же проходит через мелющие тела, сквозь ограничительную решетку и плавно проходит через конфузор на выход.
На рис. 7 видно, что после прохождения воздуха через диффузор конусностью 90˚ наблюдается потеря скорости и обратное течение, появляется множество завихрений.
В данном случае завихрения играют значительную роль при классификации материала. При уменьшении скорости поток захватывает самые мелкие частицы. А при закручивании потока крупные частицы откидываются к стенке с помощью центробежных сил и домалываются дальше. Это дополнительная нагрузка на измельчаемый материал позволяет повысить эффективность измельчения.
Проведенные расчеты и позволяют существенно упростить определение конструктивных параметров помольных камер, обеспечивающих необходимый режим измельчения материала в центробежном агрегате по замкнутому циклу измельчения.
1. Deshko Yu.I., Kreymer M.B., Krythin G.S. Izmel'chenie materialov v cementnoy promyshlennosti. M.: Stroyizdat, 1966. 275s.
2. Zayavka 2017118016 Rossiyskaya Fede-raciya, Tehnologicheskiy modul' i sposob za-mknutogo cikla izmel'cheniya / Ural'skiy V.I., Sevost'yanov V.S., Sinica E.V., Ural'-skiy A.V., Sazhneva E.A., Farafonov A.A., zayavitel' FGBOU BGTU im. V.G. Shuhova; prioritet 23.05.2017.
3. Pat. 2277973 Rossiyskaya Federaciya, V 02S 17/08. Pomol'no-smesitel'nyy agregat / Gridchin A.M., Sevost'yanov V.S., Lesovik V.S., Ural'skiy V.I., Sinica E.V.; zayavitel' i patentoobladatel' OOO «TK RECIKL»; opubl. 20.06.06, Byul. №17.
4. Ural'skiy V.I., Sinica E.V., Ural'-skiy A.V., Sazhneva E.A. Tehnologicheskiy modul' zamknutogo cikla izmel'cheniya // Vestnik BGTU im. V.G. Shuhova. 2017. №10. S. 144-148.
5. Idel'chik I.E., Shteynberga M.O. Spravochnik po gidravlicheskim soprotivle-niyam // Mashinostroenie. 1992. №3. 672 s
