М
инистерство
общего и профессионального образования
Алтайский Государственный Технический Университет им. И. И. Ползунова
Лабораторная работа
Ситовой анализ
Выполнил: студент группы МАПП-91
Принял Злочевский В.Л.
Барнаул 2011
Цель работы: изучение гранулометрии зернового и мучного продукта.
При выполнении лабораторной работы необходимо решить следующие задачи:
Познакомиться с теорией определения гранулометрического состава сыпучих продуктов.
Определить гранулометрический состав зернового и мучного материала на решетном классификаторе.
Проанализировать полученные результаты.
4 Ситовой анализ
4.1 Элементы теории
4.1.1 Основы дисперсного состава продуктов
Сыпучие материалы в зависимости от размеров частиц можно разделить на пять групп:
кусковые, dmax>10 мм;
крупнокусковые, dmax=2..10 мм;
мелкозернистые, dmax=0,5..2,0 мм;
порошкообразные, dmax=0,05..0,5 мм;
пылевидные, dmax<0,05 мм.
Важнейшей характеристикой сыпучих материалов является дисперсность. Дисперсность определяет технологические свойства сыпучего материала и может быть выражена функцией распределения частиц (зерен) по крупности или удельной поверхностью частиц.
Удельная поверхность частицы – это отношение площади поверхности частицы к ее объему или массе.
Дисперсный состав зерновой массы определяет условия хранения, дозирования, транспортирования и т.д.
Процесс измельчения зерна на зерноперерабатывающих предприятиях связан с интенсивным образованием вредной для здоровья человека пыли. Для предотвращения распространения пыли в производственных помещениях применяются обеспыливающие вентиляционные установки с последующей очисткой воздуха в пылеулавливающих устройствах. Для наладки и правильной эксплуатации этого оборудования необходимо проводить комплекс пылевых измерений. В этом комплексе анализ дисперсного состава пылей имеет особо важное значение. Без характеристики степени дисперсности промышленных пылей нельзя объективно оценить эффективность действующих пылеулавливающих устройств и предсказать степень очистки воздуха проектируемыми устройствами. Большое гигиеническое значение имеет определение дисперсного состава пыли, витающей в воздухе производственных помещений.
Дисперсный состав продукта может быть определен различными методами (ситовым анализом, седиментометрическим анализом, гидроаэродинамическими методами, методами микроскопирования, методом определения удельной поверхности частиц и др.), но нас будет интересовать ситовой анализ зерна и продуктов размола.
Для изучения дисперсного состава продуктов методом ситового анализа необходимо знать получившие распространение в научно-технической литературе термины, понятия и определения величин, приведенные в таблице 4.1.
Таблица 4.1 – Научно-технические термины
Термин |
Определение |
Поли- и монодисперсные пыли, порошки и продукты |
Пыли, порошки и продукты являются полидисперсными, когда они содержат частицы различного размера, и монодисперсными, когда их частицы имеют одинаковый размер. Монодисперсные пыли и порошки практически не существуют. Имеются лишь некоторые порошки, которые по своему составу приближаются к монодисперсным |
Размер (диаметр частицы) |
Размер, определяющий крупность частицы: диаметр, длина стороны частицы или ячейки сита, наибольший размер проекции частицы и т.п.; точно характеризует только шарообразные частицы |
Эквивалентный диаметр частицы |
Размер частицы, не имеющей правильной геометрической формы. Применяются следующие понятия эквивалентного диаметра: - диаметр шара, объем которого равен объему частицы; - диаметр круга, площадь которого равна площади проекции частицы – проектированный диаметр (может быть определен по данным измерения площади проекции частицы под микроскопом) |
Седиментационная скорость или скорость оседания |
Скорость, которую принимает частица в спокойной среде под влиянием силы тяжести. Она зависит от размера частицы, ее формы, структуры и плотности вещества, а также от плотности и вязкости среды |
Дисперсный (зерновой, гранулометрический) состав продукта |
Характеристика состава порошкообразного продукта по размерам или скоростям оседания частиц. Она показывает, какую долю по массе, объему, поверхности или числу частиц составляют частицы в любом диапазоне их размеров или скорости оседания |
Степень дисперсности пыли, порошка, продуктов в процессе измельчения |
Качественный показатель, характеризующий «тонкость» порошка или дисперсной фазы пыли. В качестве условных осредненных показателей применяются удельная поверхность, средние диаметры частиц |
Проход |
Доля массы порошкообразного измельченного материала, прошедшего через сито с заданными размерами ячеек, от общей массы просеиваемого материала, выраженная в процентах |
Остаток (сход) |
Доля массы порошкообразного материала, оставшегося на сите с заданными размерами ячеек, от общей массы просеиваемого материала, выраженная в процентах |
Функции распределения: -
массы порошкообразного материала по
диаметрам частиц (по проходу
-
числа частиц по их диаметрам ( |
Функция диаметра
Функция диаметра , аналогично предыдущей равная отношению числа всех частиц, диаметр которых меньше (больше) , к общему числу частиц в материале, выраженному в процентах |
Функции плотности распределения: - массы
порошкообразного материала по диаметрам
частиц
- числа частиц
по их диаметрам
|
Производные функций распределения
|
Медиана распределения массы частиц, медианный диаметр |
Размер частиц, при котором масса всех частиц в анализируемом материале мельче или крупнее данного размера составляет 50 % |
Мода |
Диаметр частиц, соответствующий максимуму функции плотности распределения |
Ошибочное зерно (частица) |
Зерно (частица), которое в процессе деления порошкообразного материала на фракции попало в несоответствующую его размерам фракцию |
Степень разделения |
Процент массы частиц меньше заданного размера, попадающий при делении исходного продукта на две фракции (проход и остаток) в остаток |
Граница разделения |
Диаметр частицы, для которой степень разделения равна 50 % |
Воспроизводимость результатов анализов |
Совпадение в пределах принятой точности данных, полученных при повторных анализах, выполненных одним методом. Воспроизводимость не может служить показателем правильности определений |
Точность анализов |
Степень приближения определяемых путем анализа величин к истинным их значениям. При определении дисперсного состава следует учитывать, что расхождения между данными нескольких анализов объясняются следующими причинами: - ошибками при взятии пробы, возникающими из-за расслоения порошкообразного материала или малого количества взятой пробы (при этом дисперсный состав пробы не соответствует дисперсному составу всего материала); - систематическими ошибками, которые обусловлены самим методом или применяемой аппаратурой (эти ошибки дают отклонения всегда в одну сторону; обнаруживаются они только при проведении анализов разными методами); |
|
- случайными ошибками, которые при многократном повторении анализа одним методом дают симметричное распределение вокруг средней величины; - ошибками при вычислении, связанными с неточностью выбранных эмпирических или теоретических формул и вспомогательных величин, входящих в эти формулы |
или остатку
,
%;
,
,
%
,
которая при любом фиксированном
равна отношению массы всех частиц,
диаметр которых меньше (больше)
,
к общей массе материала, выраженному
в процентах.
,
%
,
%
Продукты, получаемые в драном процессе при сортовых помолах, состоят из частиц различных размеров и форм, отличающихся физическими свойствами и химическим составом. Физические и химические свойства этих продуктов зависят от соотношения в смесях эндосперма, оболочек, алейронового слоя и зародыша, а также от качества подготовки и помола. Однако закономерность в изменении физических свойств продуктов и перераспределении в них химических веществ как в драном, так и в других процессах, одинакова.
Образованные при измельчении частицы отдельных фракций промежуточных продуктов отличаются формой, размером, объемной массой, плотностью, аэродинамическими свойствами, прочностью и т.д. (таблица 4.2).
Таблица 4.2 – Физико-геометрическая характеристика промежуточных продуктов размола
Наименование |
Размеры частиц, мм |
Объемная масса, г/л |
Плотность, г/см3 |
Углы трения, град. |
Коэффициент трения |
||||||||||
Внутреннего φ |
Внешнего φ′ |
Внутреннего f |
Внешнего f ′ |
||||||||||||
Драной процесс |
|||||||||||||||
Крупки: передирная |
0,80-1,00 |
490-510 |
1,40-1,42 |
34 |
25 |
0,674 |
0,466 |
||||||||
крупная |
0,57-1,00 |
500-530 |
1,43-1,44 |
33 |
24 |
0,649 |
0,445 |
||||||||
средняя |
0,45-0,55 |
520-550 |
1,46-1,48 |
32 |
23 |
0,625 |
0,425 |
||||||||
мелкая |
0,31-0,45 |
530-575 |
1,47-1,49 |
32 |
23 |
0,624 |
0,423 |
||||||||
Дунсты: жесткий |
0,28-0,31 |
550-600 |
1,48-1,5 |
29 |
22 |
0,532 |
0,405 |
||||||||
мягкий |
0,16-0,28 |
550-640 |
1,51-1,54 |
28 |
22 |
0,520 |
0,404 |
||||||||
Шлифовочный процесс |
|||||||||||||||
Крупки: средняя |
0,41-0,50 |
550-580 |
1,49-1,53 |
30 |
22 |
0,617 |
0,422 |
||||||||
мелкая |
0,39-0,46 |
600-625 |
1,54-1,56 |
29 |
21 |
0,518 |
0,418 |
||||||||
Дунсты: жесткий |
0,25-0,30 |
600-650 |
1,57-1,59 |
28 |
20 |
0,520 |
0,410 |
||||||||
мягкий |
0,15-0,25 |
600-670 |
1,60-1,65 |
27 |
20 |
0,509 |
0,404 |
||||||||