Белгород, Белгородская область, Россия
Белгород, Белгородская область, Россия
Белгород, Белгородская область, Россия
Белгород, Белгородская область, Россия
ГРНТИ 55.39 Химическое и нефтяное машиностроение
ББК 347 Технология производства оборудования отраслевого назначения
Одним из способов обеспечения высокого качества тонкодисперсного порошка является организация замкнутого цикла измельчения. В то же время возникает необходимость повыше-ния эффективности помольного оборудования, в том числе за счет совершенствования кон-струкции рабочих органов агрегатов. В статье представлены научно-технические разработки по совершенствованию конструк-ции помольных камер центробежного измельчителя.
технологический модуль, измельчение, замкнутый цикл, диффузор, конфузор
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. Дешко Ю.И., Креймер М.Б., Крытхин Г.С. Измельчение материалов в цементной промышленности. М.: Стройиздат, 1966. 275с.
2. Заявка 2017118016 Российская Феде-рация, Технологический модуль и способ за-мкнутого цикла измельчения / Уральский В.И., Севостьянов В.С., Синица Е.В., Ураль-ский А.В., Сажнева Е.А., Фарафонов А.А., заявитель ФГБОУ БГТУ им. В.Г. Шухова; приоритет 23.05.2017.
3. Пат. 2277973 Российская Федерация, В 02С 17/08. Помольно-смесительный агрегат / Гридчин А.М., Севостьянов В.С., Лесовик В.С., Уральский В.И., Синица Е.В.; заявитель и патентообладатель ООО «ТК РЕЦИКЛ»; опубл. 20.06.06, Бюл. №17.
4. Уральский В.И., Синица Е.В., Ураль-ский А.В., Сажнева Е.А. Технологический модуль замкнутого цикла измельчения // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2017. №10. С. 144-148.
5. Идельчик И.Е., Штейнберга М.О. Справочник по гидравлическим сопротивле-ниям // Машиностроение. 1992. №3. 672 с
