2.4.2. Выбор и расчет оборудования для классификации

В практике работы фабрик для классификации продуктов применяют классификаторы и гидроциклоны. Но в связи с тем, что гидроциклоны по сравнению с классификаторами имеют следующие преимущества: дают возможность получения более плотных сливов, обеспечивают меньшую влажность песков, более высокую эффективность классификации; они более компактны, следовательно, требуют меньше площадей под их установку, более просты в обслуживании, не имеют вращающихся и движущихся частей; гидроциклоны не требуют расхода электроэнергии. Исходя из этого, к установке принимаем гидроциклоны. Выбор гидроциклонов осуществляется путем сравнения.

1) для операции II

Определяем максимальный диаметр гидроциклонов при отношении Δ/d = 0,5:

а) H = 0,5 кГ/см²

D_м = 0,38 _м² * (Δ/d)² *(ρ – ρ₀) √H / β_и (3.1) [1]

_м – крупность максимальных зерен в сливе гидроциклона, мк;

Δ – диаметр отверстия пескового насадка, см;

d – диаметр отверстия шламового насадка, см;

Δ/d – от 0,5 до 0,6;

ρ – плотность классифицируемого матариала, г/см³;

ρ₀ – плотность жидкой фазы (ρ₀ = 1 г/см³);

H – давление пульпы на входе в гидроциклон , кГ/ см²;

β_и – содержание твердого в исходном питании, %

D_м = 0,38*150²*0,5²*(3,2 – 1) √0,5 / 75 = 44 см; (3.2) [1]

б) для H = 1 кГ/см²

D_м = 44 √1,0 / 0,5 = 62 см;

в) для H = 1,5 кГ/см²

D_м = 44 √1,5 / 0,5 = 76 см;

Ближайшие меньшие размеры диаметров типовых гидроциклонов будут 500, 750, 1000мм.

2. Определяем производительность гидроциклонов по формуле:

V = 5 * (0,08 D + 2) / 0,1 D + 1 * K_α * d_п * d * (g * H)^1/2 (3.3) [1]

V -производительность по исходному питанию, л/мин;

D - диаметр гидроциклона, см ;

K_α – поправка на угол конусности гидроциклона (α = 20⁰, град, K_α= 1)

d_п – диаметр отверстия питающего насадка, см;

d – диаметр отверстия шламового насадка, см;

g - ускорение силы тяжести (g = 9,81 м/сек²);

Н - давление пульпы на входе в гидроциклон, кГ/см²

а) для гидроциклона D = 500 мм, α = 20⁰

V = 5 * (0,08*50 + 2)/0,1 * 50 + 1* 1 * 7,2 * 11 √9,81 * 0,5 = 876 л/мин;

б) для гидроциклона D = 750 мм, α = 20⁰

V = 5 * (0,08*75+ 2)/0,1 * 75 + 1* 1 * 16,5 * 20 √9,81 * 1 = 4880 л/мин;

в) для гидроциклона D = 1000 мм, α = 20⁰

V = 5 * (0,08*100+ 2)/0,1 * 100 + 1* 1 * 25* 30√9,81 * 1,5 = 13300 л/мин;

Значения d_n и d_m приняты средние из пределов, указанных в приложении 16 [1]

3. Определяем потребное число гидроциклонов

Минутный дебит пульпы

V_М = Q * (R + 1 / ) / 1440 = 3598,43 * (0,66 + 1 / 3,2) / 1440 = 2,43 м³/мин = 2430 л/мин (3.4) [1]

Число гидроциклонов:

ГЦ-500 n_a= V_M / V_a = 2430 л/мин / 876 л/мин = 2,77 ≈ 3 к установке

ГЦ-750 n_a= V_M / V_a = 2430 л/мин / 4880 л/мин = 0,49 ≈ 2 к установке

4. Проверяем гидроциклоны на удельную нагрузку по пескам.

В соответствии с принятым Δ/dм = 0,5 расчетные диаметры отверстий песковых насадков будут:

для ГЦ-500 Δ = 0,5 * 11 = 5,5 см;

для ГЦ-750 Δ = 0,5 * 20 = 10 см.

Удельные нагрузки по пескам

Для ГЦ-500 g = 4 * Q / 24 * n_a * Δ² * π = 4 * 3675,00 / 24 * 4 * 3,14 * 5,5² = 1,61 т/см²*ч

Для ГЦ-750 g = 4 * Q / 24 * n_a * Δ² * π = 4 * 3675,00 / 24 * 2 * 3,14 * 10² = 0,97 т/см²*ч

К установке принимаем 2 гидроциклона ГЦ-750 рабочих и 2 в резерв.

2) для операции VIII

Определяем максимальный диаметр гидроциклонов при отношении Δ/d = 0,5:

а) H = 0,5 кГ/см²

D_м = 0,38 _м² * (Δ/d)² *(ρ – ρ₀) √H / β_и

_м – крупность максимальных зерен в сливе гидроциклона, мк;

Δ – диаметр отверстия пескового насадка, см;

d – диаметр отверстия шламового насадка, см;

Δ/d – от 0,5 до 0,6;

ρ – плотность классифицируемого матариала, г/см³;

ρ₀ – плотность жидкой фазы (ρ₀ = 1 г/см³);

H – давление пульпы на входе в гидроциклон , кГ/ см²;

β_и – содержание твердого в исходном питании, %

D_м = 0,38*150²*0,5²*(3,2 – 1) √0,5 / 75 = 44 см;

б) для H = 1 кГ/см²

D_м = 44 √1,0 / 0,5 = 62 см;

в) для H = 1,5 кГ/см²

D_м = 44 √1,5 / 0,5 = 76 см;

Ближайшие меньшие размеры диаметров типовых гидроциклонов будут 500, 750, 1000мм.

2. Определяем производительность гидроциклонов по формуле:

V = 5 * (0,08 D + 2) / 0,1 D + 1 * K_α * d_п * d * (g * H)^1/2

V -производительность по исходному питанию, л/мин;

D - диаметр гидроциклона, см ;

K_α – поправка на угол конусности гидроциклона (α = 20⁰, град, K_α= 1)

d_п – диаметр отверстия питающего насадка, см;

d – диаметр отверстия шламового насадка, см;

g - ускорение силы тяжести (g = 9,81 м/сек²);

Н - давление пульпы на входе в гидроциклон, кГ/см²

а) для гидроциклона D = 500 мм, α = 20⁰

V = 5 * (0,08*50 + 2)/0,1 * 50 + 1* 1 * 7,2 * 11 √9,81 * 0,5 = 876 л/мин;

б) для гидроциклона D = 750 мм, α = 20⁰

V = 5 * (0,08*75+ 2)/0,1 * 75 + 1* 1 * 16,5 * 20 √9,81 * 1 = 4880 л/мин;

в) для гидроциклона D = 1000 мм, α = 20⁰

V = 5 * (0,08*100+ 2)/0,1 * 100 + 1* 1 * 25* 30√9,81 * 1,5 = 13300 л/мин;

Значения d_n и d_m приняты средние из пределов, указанных в приложении 16 [1]

3. Определяем потребное число гидроциклонов

Минутный дебит пульпы

V_М = Q * (R + 1 / ) / 1440 = 602,88 * (1,40+ 1 / 3,2) / 1440 = 0,71 м³/мин = 710 л/мин

Число гидроциклонов:

ГЦ-500 n_a= V_M / V_a = 710 л/мин / 876 л/мин = 0,81 ≈ 2 к установке

ГЦ-750 n_a= V_M / V_a = 710 л/мин / 4880 л/мин = 0,14 ≈ 1 к установке

4. Проверяем гидроциклоны на удельную нагрузку по пескам.

В соответствии с принятым Δ/dм = 0,5 расчетные диаметры отверстий песковых насадков будут:

для ГЦ-500 Δ = 0,5 * 11 = 5,5 см;

для ГЦ-750 Δ = 0,5 * 20 = 10 см.

Удельные нагрузки по пескам

Для ГЦ-500 g = 4 * Q / 24 * n_a * Δ² * π = 4 * 374,60 / 24 * 1 * 3,14 * 5,5² = 0,65 т/см²*ч

Для ГЦ-750 g = 4 * Q / 24 * n_a * Δ² * π = 4 * 374,60 / 24 * 1 * 3,14 * 10² = 0,19 т/см²*ч

К установке принимаем 2 гидроциклон ГЦ-500 и 2 в резерв.

Технические характеристики гидроциклонов ГЦ-500 и ГЦ-750 приведены в таблице 11.

Таблица 11. - Технические характеристики гидроциклонов ГЦ-500 и ГЦ-750

Технические характеристики	ГЦ-500	ГЦ-750
Диаметр D, мм	500	750
Угол конуса α, градус	20	20
Диаметры отверстий, мм Питающего Шламового пескового	60;85 110 24;34;75	155;175 150;200;250 50;75;100
Производительность по питанию, м3/ч	60-170	-