employee
Belgorod, Belgorod, Russian Federation
employee
student
VAC 05.17.00 Химическая технология
VAC 05.23.00 Строительство и архитектура
UDK 62 Инженерное дело. Техника в целом. Транспорт
In this article calculated the energy costs in the unit disintegrating type considering the effect of counter flow in the zone of active interaction of the rotors. The calculation took into account the energy consumption for the formation of stagnant zones in the interaction of colliding head-on two-phase flows. The resulting equation that determined the total cost of power in the unit disintegrating type.
flow, aggregate, power
Дезинтеграторы являются одним из основных видов помольного оборудования, обеспечивающего получение готового продукта с заданным гранулометрическим составом [1].
Мощность, потребляемая агрегатом дезинтеграторного типа (рис. 1), расходуется на соударение рабочей поверхности ударных элементов с частицами материала; на преодоление сил трения частиц о рабочую поверхность ударных элементов; на работу роторов агрегата как вентиляторов; на преодоление сопротивления трения в подшипниковых опорах роторов и на взаимодействие встречных двухфазных потоков:
Рис. 1. Расчетная схема взаимодействия встречных двухфазных потоков
Мощность, которая необходима на разрушение частиц материала, проходящих через ряды ударных элементов каждого из роторов, входящих в состав рассматриваемогоагрегата, определяется соотношением:
(1)
где – число рядов ударных элементов каждого ротора;
–энергия, необходимая для разрушения частиц материала на «n»-ряду ударных элементов, которая определяется следующим выражением:
(2)
здесь – напряжение, при котором происходит разрушение частиц материала диаметром
на «n»-ряду ротора; E – модуль Юнга материала.
На основании (1) с учетом (2) мощность, которую необходимо затратить на разрушение материала в рассматриваемомагрегате ударом, определяется следующим соотношением:
(3)
где – частота вращения каждого ротора.
Центробежная сила, действующая на материал при его движении в междурядном пространстве роторов агрегата:
(4)
где – радиус ротора; m – масса материала, поступающего через загрузочные патрубки на левую и правую пару роторов:
(5)
где и
- массовый расход материала черезлевый и правый загрузочные патрубки.
Если предположить, что материал находится в камерах помола агрегата с угловым размером участков не более π, тогда
(6)
Сила трения, возникающая при движении частиц материала вдоль поверхности ударных элементов:
(7)
где f – коэффициент трения, примем f = 0,35.
Следовательно, работа по преодолению сил трения будет определяться следующим образом:
(8)
а мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения
(9)
где – количество ударных элементов, находящихся в зоне помола.
Если исходить из предположения о постоянстве скорости движения частицы материала вдоль радиального направления в камере помола, тогда можно записать:
(10)
С учетом (10), (9), (5) и (6) находим
(11)
Мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения в подшипниках валов роторов агрегата:
(12)
где G – давление на подшипники от силы тяжести ротора, Н; – приведенный коэффициент трения скольжения (
= 0,004); d – диаметр вала, м; n – частота вращения ротора, с-1.
Расход мощности (Вт) на работу ротора как вентилятора[2]
(13)
где – количество воздуха, продуваемого через каждую пару роторов агрегата; H – напор, создаваемый ротором, H = 445 мм.в. ст. (1 мм. в. ст. = 9,81 Н/м2);
–кратность циркуляций,
; μ – концентрация пыли по готовому продукту, кг/кг; η – КПД ротора как вентилятора, η = 0,55.
Обычно принимают = 50 % от мощности, потребляемой агрегатом.
На образование застойной зоны при взаимодействии встречных лобовых двухфазных потоков в агрегате расходуется энергия, равная:
(14)
где – масса частиц материала, кг;
– скорость двухфазного потока, м/с
и расходуется мощность, определяемая соотношением:
(15)
где – угловая скорость вращения роторов.
Подстановка (16) в (15) приводит к следующему результату:
(16)
где – масса смеси воздуха и частиц в зоне взаимодействия встречных двухфазных потоков.
Массу частиц материала, находящегося во встречных двухфазных потоках, можно определить, воспользовавшись следующим уравнением [3]:
(17)
С учетом и (14) окончательно приходим к следующему результату
(18)
где –коэффициент, равный 0,4;
– плотность двухфазного потока;
– размер области эффективного взаимодействия двухфазных потоков;
– диаметр частицы.
В случае образования застойной зоны («пробки») при лобовом взаимодействии двухфазных потоков мощность агрегата дезинтеграторного типа возрастает на величину, определяемую соотношением (18) и приобретает следующий вид:
(19)
Таким образом, мощность агрегата дезинтеграторного типа зависит от конструктивно-технологических параметров, концентрации твердой фазы в воздушном потоке, а также от размеров частиц материала.
1. Hint I.A. Osnovy proizvodstva silikal'citnyh izdeliy. M.-L.: 1962. 636 s.
2. Cherkasskiy V. M. Nasosy, ventilyatory, kompressory: Uchebnik dlya teploenergeticheskih special'nostey vuzov. 2-e izd. M.: Energoatomizdat, 1984. 416 s.
3. Karpachev D.V. Protivotochnaya struynaya mel'nica s izmenyaemymi parametrami pomol'noy kamery. Dissertaciya na soiskanie uchenoy stepeni k.t.n. Belgorod, BelGTASM, 2002.
