книги из ГПНТБ / Мельников, Е. М. Обогащение промежуточных продуктов на крупозаводах

Ф — фазовый угол в мгновение удара о левую стен­ ку при ^=0;

Р — угол возвышения оси У с горизонталью. Решение данных уравнений приводит к выражению,

позволяющему при заданных значениях А, со, а, р и при известных условиях удара определить фазовый угол фл и соответствующее ему значение времени удара о пра­ вую стенку.

В работах авторов изучен периодический симметрич­ ный режим движения материальной частицы, при кото­ ром частица ударяется о правую и левую стенку через равные промежутки времени, причем интервал времени между двумя ударами об одну и ту же стенку равен пе­ риоду канала.

В результате теоретических выкладок можно найти такое положение частицы в элементе рабочего канала, при котором частица совершает регулярное периодиче­ ское движение. Это положение частицы характеризует­ ся координатами 1=1Хп/ +/Хл/, что соответствует Уп= ^ л, т. е. частица ударяется о' правую и левую стенки в точ­ ках, симметричных продольной оси. Однако регулярный периодический режим является неустойчивым, и вслед­ ствие даже незначительных возмущений частица начи­ нает перемещаться вдоль продольной оси по направле­ нию возмущения. Если же частицу поместить выше ко­ ординаты Уп=Ул, то она будет перемещаться вверх; если ниже координаты, то вниз.

Следовательно, найденное значение I является кри­ тическим.

Как следует из теоретических выкладок, при постоян­ ных значениях А, <в, а, р критическое значение коорди­ наты I зависит от коэффициентов R и X, характеризую­ щих упругость и ударное трение. Поэтому, если в эле­ мент канала попадут две частицы, отличающиеся коэф­ фициентами R и X, то их поведение в элементе канала будет разным.

30

(стальными, пластмассовыми и другими шариками), ко­ торые отличаются различными свойствами, а также с продуктами шелушения риса, подтвердили основные по­ ложения теории.

Как было сказано ранее, многие исследователи боль­ шое значение придают процессу самосортирования смеси. Самосортирование облегчает движение верхних слоев в верхний сход, а нижних — в нижний.

Теория работы крупоотделителя «Satake» и БКО. Если падди-сепаратору посвящено несколько работ, выд­ винуто несколько гипотез, то теория работы крупоотделителей с плоской сортирующей поверхностью практиче­

щей плоскости состоит из трех стадий.

Первая стадия процесса начинается в области, при­ мыкающей к месту загрузки сортирующей поверхности. Под действием вибрации смесь расслаивается с извест­ ным эффектом, т. е. нешелушеные зерна оказываются в верхних слоях. Одновременно шелушеные зерна транс­ портируются к верхней ограничительной стенке, а неше­ лушеные зерна — вниз. Во второй стадии происходит ин­ тенсивное движение нешелушеных зерен вниз.

В третьей стадии заканчивается разделение на конт­ рольном, мало загруженном участке рабочей плоскости.

31

На первой и второй стадии процесс сортирования про­ исходит в слое продукта толщиной от 10—15 мм до двух­ трёх зерен. На последней же стадии сортирование про­ водится слоем в одно зерно. Определяющее влияние на процесс сортирования оказывает вторая и третья стадии.

. При теоретическом рассмотрении второй стадии про­ цесса авторы представили сыпучее тело состоящим всего из двух слоев: нижний имеет контакт с опорной поверх­ ностью, верхний не имеет такого контакта и может сколь­ зить по нижнему. Основной задачей исследования явля­ ется доказательство возможности устойчивых режимов движения слоев в противоположных направлениях.

В рассматриваемой модели действуют сила трения между нижним слоем и опорной поверхностью и сила трения между слоями, причем вторая сила может совпа­ дать по направлению с первой или быть направленной в противоположную сторону. Следовательно, сила трения между слоями либо способствует, либо затрудняет дви­ жение нижнего слоя по опорной поверхности.

где fi и f2 — коэффициенты трения нижнего слоя соот­ ветственно о верхний слой и опорную по­ верхность;

v — отношение масс слоев (верхнего к нижне­ му) ;

f2' — приведенный коэффициент трения нижне­ го слоя для случая, когда силы трения, приложенные к этому слою со стороны опорной поверхности и верхнего слоя, на­ правлены в одну сторону;

f2" — то же, что и для f2, но когда эти силы про­ тивоположны по направлению.

При симметричных колебаниях для горизонтальной опорной поверхности и плоскости колебаний относитель­ ное движение слоев на разных этапах характеризуется уравнениями:

32

определить значения мгновенных скоростей и перемеще­ ний за произвольный период времени.

Колебания слоев относительно среднего положения сдвинуты по фазе; имеются также промежутки времени, когда слои скользят в противоположных направлениях, причем верхний слой более подвижен, и размах его коле­ баний больше нижнего.

Крупоотделитель БКО имеет наклонную поверхность, а угол вибрации не равен нулю. Поэтому авторы рас­ смотрели режим работы крупоотделителя, при котором продукт движется без подбрасывания, что обеспечивает лучшее самосортирование. Подтверждается, что сущест­ вуют устойчивые режимы движения слоев в противопо­ ложных направлениях. Существование таких режимов возможно при определенных значениях угла наклона сор­ тирующей поверхности. При меньших значениях угла наклона все слои двигаются вверх, а при больших — вниз.

Движению слоев в противоположных направлениях способствует верхняя ограничительная стенка, благода­ ря которой верхние слои получают импульс движения вниз.

Опытами Б. В. Жиганкова подтверждено отсутствие разделения шелушеных и нешелушеных зерен на равно­ мерно шероховатой поверхности. Отсюда представляется вполне обоснованным и доказанным вывод указанных выше авторов о том, что на третьей стадии разделение происходит в значительной степени по длине частиц.

В пользу этого вывода говорит следующее. Применение триерной поверхности с ячейками, уста­

новленными с наклоном в сторону верхнего схода, позво­ ляет улучшить сортирование, так как более глубокие

ячеи лучше улавливают скатывающиеся шелушеные зерна.

Вто же время использование ребристых поверхностей

сразличным профилем канавок ухудшает качество ниж­ него схода.

Крупоотделитель Беспалова. Теория работы крупоот-

делителя Беспалова развита весьма недостаточно и огра­ ничивается одной работой Г. Я. Бергера. В этой работе делается попытка определить частоту колебаний, при которой частицы могут перемещаться вверх.

Находящаяся на наклонной плоскости частица будет перемещаться вверх при условии, что

где G — масса частицы;

f — коэффициент ее трения об опорную поверх­ ность;

После преобразований получаем

P = mgtg (a + ф).

P — сила инерции, равная тсо2га, где ra — радиус абсо­ лютной траектории частиц.

mcoVa = mgtg (а + ф),

откуда

Га = tg (а + ф).

Между радиусом абсолютной траектории движения частицы, радиусом траектории относительного движения частицы (г0) и радиусом движения точек опорной по­ верхности ( р ) существует зависимость га2 = р2 — г02, и, следовательно,

34

_ В результате преобразований автором получено рас­ четное значение минимального числа оборотов, при кото­ ром частицы будут перемещаться вверх

Эта теоретическая работа не выясняет сущности рабо­ ты крупоотделителя, так как в машине происходит одно­ временное движение двух слоев (верхнего и нижнего) в противоположные стороны.

Дальнейшее развитие теории работы крупоотделителей с круговым, поступательным движением, а такой ре­ жим движения рабочих органов представляется весьма перспективным, безусловно должно быть связано с тео­ рией послойного движения смеси.

Теоретические основы сортирования в пневматиче­ ских сортировальных столах. В отличие от других машин в пневматических сортировальных столах смесь подвер­ гается комбинированному воздействию вибраций опор­ ной поверхности и восходящего потока воздуха. Сорти­ рующая поверхность (дека) имеет наклон в двух пло­ скостях, причем наклон в одной плоскости служит для разделения смеси, наклон в другой — для транспорти­ рования смеси и вывода ее из машины.

, Схема рабочего процесса представлена на рисунке 14. Из проведенной схемы видно, что процесс сортирова­ ния состоит из нескольких стадий. На первой стадии процесса под действием вибраций и потока воздуха смесь самосортируется, при этом в нижние слои опу­ скаются шелушеные зерна, так как они имеют меньшие размеры и большую плотность. Вторая стадия процесса заключается в направленном перемещении шелушеных зерен вверх, тогда как нешелушеные зерна, находящиеся в верхних слоях, перемещаются вниз к левому ограничи­ тельному борту. Частицы должны двигаться без подбра­ сывания (без отрыва от опорной поверхности), так как подбрасывание частиц будет способствовать возвраще­ нию шелушеных зерен в верхние слои, т. е. нарушать про­ цесс самосортирования.

Рассмотрим движение частицы на деке пневматиче­

Согласно принципу Даламбера учтем силы, действую­ щие на частицу в относительном и поступательном дви­

При условии Q>0 частица остается на вибрирующей плоскости. После преобразования предыдущего уравне­ ния условие движения частицы без отрыва от поверхно­ сти примет вид:

Чsin (у + P)

Подставив формулу (17) в (15) и сделав преобразо­ вания и подстановки, получаем дифференциальное урав­ нение относительного движения частицы по шероховатой поверхности в восходящем потоке воздуха:

37

UCOS|X

— mgsin (и ± Р)

Данные уравнения по своему виду не отличаются от обычных дифференциальных уравнений движения ма­ териальной частицы при гармонических колебаниях опорной поверхности.

Коэффициенты bi и Ь2 характеризуют сопротивле­ ние движению частицы по опорной поверхности вверх и вниз, причем в положительном направлении оси X соот­ ветствует индекс 1, движению в противоположном на­ правлении — индекс 2.

Продолжая расчеты, можно определить перемещение частицы за один цикл вверх и вниз, определить срёднюю скорость движения частицы и т. д. Однако нас интере­ суют те условия, при которых возможны одновременные движения частиц нижнего слоя вверх, а верхнего — вниз.

При отсутствии воздушного потока можно добиться такого режима, при котором оба слоя будут двигаться вверх вследствие трения об опорную поверхность. При воздействии воздушного потока уменьшаются нормаль­ ные реакции опорной поверхности и, следовательно, силы трения. Для более тяжелых частиц уменьшение нормаль­ ной реакции имеет меньшее относительное значение, чем для легкой. Поэтому легкие частицы будут двигаться вниз при меньшей скорости воздуха, чем тяжелые.

Уменьшение сил трения благодаря восходящему по­ току воздуха можно условно представить как следствие уменьшения коэффициента трения. При воздействии воз­ душного потока вместо коэффициентов трения можно воспользоваться так называемым приведенным коэффи­ циентом трения fnp.

<2°>

где Р — коэффициент влияния воздушного потока; Р — угол наклона деки.

38

Одновременное транспортирование тяжелой и легкой частицы в разных направлениях возможно при условии

/пр.т>/пр.л,

где fnp.T — приведенный коэффициент трения для тя­ желой частицы;

fnp.n — приведенный коэффициент трения для лег­ кой частицы.

отсюда

1 ГЛ

Это неравенство характеризует четкость сортирова­ ния смеси, однакО в него входят неявные величины, на­

пример Рл и |. Коэффициент влияния воздушного потока

р

реакция восходящего воздушного потока на частицу. Обычно для определения этой реакции пользуются

формулой Ньютона:

где Кс — коэффициент сопротивления; у — удельный вес воздуха;

FM — миделево (наибольшее) сечение частицы;

v0 — относительная скорость частицы в воздуш­ ном потоке.

39