книги из ГПНТБ / Кожуховский И.Е. Зерноочистительные машины. Конструкции, расчет и проектирование
.pdfИсследования показывают, что фракционные схемы практи ческого преимущества перед простыми не имеют. На рис. 39 при ведено сравнение эффективности работы двух решетных частей, выполненных по схемам / и V при разных загрузках. Показаны графики зависимости эффективности е от средней удельной за грузки qF единицы поверхности всех решет при данной схеме.
Под эффективностью здесь понимается процент выделения мелких примесей из исходного материала. Для простой схемы она равняется полноте разделения подсевного решета, для фракцион
ной — произведению полноты |
разделения разгрузочного |
ех и |
|||||||||
|
|
|
|
подсевного |
е 2 |
решет: |
в = |
е-,е2, |
|||
|
|
|
|
Для сравнения |
при схеме V |
||||||
|
|
|
|
брали |
разгрузочные решета |
||||||
|
|
|
|
с продолговатыми |
отверстиями |
||||||
|
|
|
|
шириной 2,25; 2,5 и 2,8 мм; |
|||||||
|
|
|
|
подсевные |
решета |
при |
обеих |
||||
|
|
|
|
схемах имели продолговатые отт |
|||||||
|
|
|
|
верстия шириной 2,0 мм. |
|
||||||
|
|
|
|
Как видно из графиков, эф |
|||||||
|
|
|
|
фективность фракционной схемы |
|||||||
|
|
|
|
зависит |
от |
размера |
отверстий |
||||
|
|
|
|
разгрузочного ' решета: только |
|||||||
Рис. |
39. |
Сравнение |
эффективности |
при |
разгрузочном |
решете с от |
|||||
|
|
схем / н |
V |
верстиями |
2,5 |
мм |
эффектив |
||||
|
|
|
|
ность |
этой |
схемы |
несколько |
||||
выше, |
чем простой |
[при удельных загрузках до 25 |
кг/(ч дм2)]; |
||||||||
при разгрузочных решетах с отверстиями 2,25 мм и 2,8 |
мм эффек |
||||||||||
тивность |
фракционной схемы |
ниже, |
чем простой. |
Это'говорит |
|||||||
о том, что эффективность фракционной схемы зависит от удачного выбора размеров отверстий разгрузочного решета, что в прак тике трудно осуществить.
Кроме того, разгрузочные и подсевные решета при фракцион ной схеме имеют различные удельные загрузки и поэтому кине матические режимы их должны быть различны. Но . поскольку это конструктивно трудно выполнимо, то обычно их делают оди наковыми, что также ведет к снижению эффективности. Указан ные обстоятельства обусловливают практически более низкую эффективность фракционной схемы по сравнению с простой.
Схема X I для калибровочных машин (см. рис. 38) показана
с четырьмя решетами, расположенными в два ряда. При необ-. ходимости увеличения числа фракций добавляют еще ряд решет. Первые решета каждого ряда (кх и к3) имеют круглые отверстия,
вторые — продолговатые. Эта схема позволяет калибровать се мена по ширине и толщине. Недостаток ее — неодинаковая за грузка отдельных решет,'что обусловливает неэкономичное исполь зование их площади.
При разработке схем расположения решет следует под бирать площадь отдельных решет в соответствии с их загруз
60 |
- |
кой и пропускной способностью (удельной производительно стью) .
Далее приведены формулы для определения площади и эффек тивности отдельных решет при простой (VI) и фракционной (X)
схемах.
Простая схема:
р _ Q . |
(85) |
а — я ’ |
|
К |
|
|
F |
— Q |
■ |
|
||
|
1 в |
|
п |
’ |
|
|
к |
_ Q (1 — ®в) . |
|
||||
|
Г |
|
|
% |
’ |
|
|
|
ев = |
е; |
|
|
|
|
_ е(иг — ив) |
|
||||
|
г |
|
иг— 8«в |
|
||
схема: |
|
|
_ Q . |
|
||
|
р |
|
|
|||
Г |
|
|
<3(1— Фб) . |
- |
||
* а |
|
п |
» |
|||
|
р |
|
_ |
Q®6 . |
|
|
|
1 в — я |
> |
|
|||
|
|
|
|
к |
|
|
Р |
|
Q(®б —■®в) . |
|
|||
|
|
|
К |
|
|
|
F = F64- Fа -j- Fв ~\- Fr = Q х |
||||||
( 1 , 1 |
|
|
. |
Фб [ |
Фб Фв \ , |
|
( Ч + |
к |
|
+ |
^ |
. + |
)■ |
|
е = ебев; |
|
||||
|
_ |
в («г — «в) ' |
|
|||
|
|
|
8б«г — е«в ’ |
|
||
где F — площадь решета |
в |
|
дм2; |
|
|
|
Q — производительность |
|
в кг/ч; |
|
|||
qF— удельная йроизводительность в кг/(ч дм2); |
||||||
Ф — относительный проход |
через решето; |
|||||
е — полнота разделения; |
|
|
|
|||
(86)
(87)
(88)
(89)
(90)
(91)
(92)
(93)
(94)
(95)
(96)
(97)
и— содержание мелких зерен в материале, поступающем на решето, в относительных единицах.
6J
|
|
Т а б л и ц а 5 |
|
Рабочие р азм ер ы (в мм) |
отверстий реш ет |
||
К у л ь т у р а |
|
|
|
д л я отделения |
подсевных |
сортировальн ы х |
|
к р у п ны х примесей |
|||
|
|
||
Пшеница
Рожь
Ячмень
Овес
Кукуруза
Гречиха
Просо
Рис
Горох
Фасоль
Соя
Сорго
Бобы кормовые
Чечевица таре- ■лочная
Подсолнечник
Лен
Рыжик
Свекла сахарная
□ |
3,0; |
□ |
4,0; |
□ |
1,7; |
□ |
2,0; |
|
0 |
6,0; |
0 |
6,5 |
|
0 |
2,5 |
|
|
□ |
3,0; |
□ |
3,6; |
0 |
□ |
1,7; |
2,5 |
|
|
0 |
6,5 |
|
2,0; |
0 |
|||
□ |
3,6; |
□ |
5,0; |
□ |
2,0; |
□ |
2,2; |
|
|
0 |
6,5 |
|
|
0 |
2,5 |
|
|
□ |
3,0; |
□ |
3,6; |
□ |
1,5; |
□ |
1,8; |
|
|
0 |
8,0 |
|
|
0 |
2,5 |
|
|
0 |
8,0; |
0 |
10,0 |
□ |
3,6; |
□ |
4,0; |
|
|
|
|
|
0 |
5,0; |
0 |
6,5 |
|
0 |
5,5; |
0 |
6,5 |
0 |
3,0; |
0 |
3,6; |
|
|
|
|
|
Д 5,0; |
Д 6,0 |
|||
□ |
2,0; |
□ |
2,2; |
□ |
1,5; |
0 |
2,0 |
|
|
0 |
3,0 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|||
□ |
3,0; |
П 3,6; |
|
0 |
3,0 |
|
||
|
0 |
6,5 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|||
0 |
8,0; |
0 |
10,0 |
. □ |
4,0; |
□ |
4,5 |
|
0 |
10,0; |
0 |
12,0 |
□ |
3,0; |
□ |
4,0 |
|
0 |
8,0; |
0 |
9,0 |
|
0 |
4,0 |
|
|
0 |
4; |
0 |
4,5 |
0 |
2,5; |
0 |
3,5 |
|
|
□ 9,0; |
|
|
0 |
6,5 |
|
||
0 |
9,0; |
0 |
11,0 |
|
|
|||
|
|
|
|
|||||
□ |
2,6; |
□ |
3,0 |
|
□ |
4,0 |
|
|
|
0 |
10,0 |
|
0 |
5,0 |
|
||
□ |
1,5; |
□ |
1,2; |
0 |
1,9; |
0 |
2,0 ' |
|
0 |
2,6; |
0 |
3,0 |
|||||
|
|
|
|
|||||
0 |
1,4; |
0 |
1,5 |
□ |
0,8; |
□ |
0,9 |
|
0 |
8,0; |
0 |
10,0 |
|
0 |
3,0 |
|
|
□ 2,0; □ 2,4
□ 1,8; □ 2,2
□ 2,2; □ 2,6
□ 1,8; □ 2,2
□ 3,6; □ 4,0
04,0
□1,7
□2,6
□5,0
□ 5,0; □ 6,0
□ 3,4; □ 4,0
П 1,3; □ 1,7
□5,0
□2,2;
0 5,0; 0 6,0
|
□ 4,0 |
|
|
□ |
1,0; |
□ |
1,1 |
0 |
□ |
1,1; |
1,3 |
1,2; |
0 |
||
|
0 |
4,0 |
|
62
Продолжение табл. 5
|
|
|
|
Рабочие |
разм ер ы (в |
мм) |
отверстий |
решет |
|
|
||
К у л ь т у р а |
д л я |
отделения |
подсевных |
с о р ти р о вал ьн ы х |
||||||||
|
|
|||||||||||
|
|
к р у п ны х |
примесей |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Конопля |
□ |
3,8; |
0 |
5,0 |
j |
|
□ |
3,5;D |
0 |
3,8 |
||
Клевер |
красный |
□ |
1,2; |
□ |
1,3; |
0 |
1,3 |
□ |
0,8; |
□ |
0,9 |
|
и люцерна |
0 |
1,5; |
0 |
2,0 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
Тимофеевка |
|
0 |
1,2 |
|
□ |
0,6 |
|
□ |
0,6 |
|
||
Условные |
обозначения: |
□ — продолговатые отверстия; |
0 — круг |
|||||||||
лые; |
Д — треугольные. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Индексы соответствуют обозначению решета.на схеме. Рабочие размеры отверстий решет, необходимые для очистки
и сортирования семян некоторых культур, приведены в табл. 5.
Глава III
ВОЗДУШНООЧИСТИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
КЛАССИФИКАЦИЯ и КОНСТРУКЦИЯ
Воздушноочистительные системы различают:
1) по направлению воздушного потока — с вертикальным и наклонным (или горизонтальным) потоком (последние применяют в машинах типа веялок);
2) по способу поступления воздушного потока в каналы — с всасываемым, нагнетаемым и нагнетательно-всасываемым по током;
Рис. 40. Воздушноочистительиая система с всасываемым воздуш ным потоком:
1 — приемная камера; 2 — питаю щий валик; 3 и 4 — сепарирующие каналы; 5 — осадочная камера; 6 — вентилятор; 7 — шнек
3) по количеству сепарирующих каналов — с одним и двумя каналами.
В воздушноочистительных системах с всасываемым воздушным потоком (рис. 40) воздух всасывается вентилятором из сепариру ющих каналов сверху через осадочную камеру, благодаря чему в каналах образуется давление ниже атмосферного.
В воздушных очистительных системах с нагнетаемым воздуш ным потоком (рис. 41) воздух нагнетается вентилятором в сепари рующий канал снизу, благодаря чему в канале создается давление выше атмосферного, что может быть причиной пыления машины.
Воздушноочистительные системы с нагнетательно-всасывае мым потоком имеют два вентилятора, из которых один всасывает, а другой нагнетает воздух в канал. Такие системы находят приме нение в некоторых зарубежных машинах (фирма Феррел в США) и в машине ОКС-4, применяемой на кукурузных заводах. Работа вентиляторов в этих системах регулируется таю, чтобы получить
64
в канале статическое давление, равное атмосферному. Предпола гается, что при этом благодаря устранению подсосов воздушный поток получается более равномерным. Однако такая система усложняет конструкцию машины.
Воздушноочистительные системы с одним сепарирующим ка налом делают в машинах для предварительной (первичной)
очистки |
зернового материала, |
с двумя |
каналами — в маши |
нах для |
вторичной очистки. |
Рис. 41. Воздушноочиститель |
Рис. 42. Воздушноочиститель |
||||||||
ная |
система с нагнетаемым |
ная |
система |
с |
замкнутым |
||||
|
|
воздушным потоком: |
|
циклом |
воздуха: |
|
|||
1, |
2 |
— сепарирующие |
каналы; |
1 — питающий |
канал; 2 — рас |
||||
3, |
4 |
— осадочные камеры; 5 — |
пределительная |
|
камера; |
3 — |
|||
вентилятор; |
6 — сетка, |
вырав |
клапан; 4 — аспирационная |
ка |
|||||
нивающая |
воздушный |
поток; |
мера; |
5 — отражательный |
щи |
||||
7 — сетка, поддерживающая зер |
ток; |
6 — выходной канал; |
7 — |
||||||
|
|
новой поток |
|
осадочная камера; |
8 — воздухо |
||||
провод; 9 — вентилятор
Обычно один из двух каналов располагают перед решетной очи сткой, а второй — после. Иногда оба канала помещают рядом перед решетной очисткой. В машинах первичной очистки с боль шой производительностью (10 т/ч и более) устраивают два сепа рирующих канала, располагая их рядом —• перед решетной очи сткой (см. рис. 40).
В большинстве зерноочистительных машин воздушноочисти тельные системы делают с разомкнутым циклом воздуха. Обе рассмотренные схемы представляют воздушноочистительные си стемы с разомкнутым циклом. В них воздух после осаждения вы деленных из зернового материала примесей удаляется наружу.
В системах с замкнутым циклом один и тот же объем воздуха непрерывно циркулирует в машине (рис. 42). Воздух в сепариру
5 И. Е. Кожуховский |
65 |
ющем канале 4 пронизывает поступающий из приемной трубы 1
зерновой материал и, пройдя через осадочную камеру 7, всасы вается вентилятором 9, который нагнетает его в камеру 2, откуда
он |
снова засасывается вентилятором в сепарирующий канал. |
; |
В агрегатах, устанавливаемых на зерноочистительных пунктах, |
применяют централизованные воздушноочистительные системы. Они предназначаются для создания воздушного потока в сепари рующих каналах зерноочистительных машин, которые делают в этих случаях без вентиляторов.
СЕПАРИРУЮЩИЕ КАНАЛЫ
Форма и конструкции. Сепарирующий (аспирационный) канал воздушноочистительной системы представляет собой вертикаль ную колонку, в которой происходит сепарирование зернового материала воздушным потоком В современных зерноочистительных машинах встречаются три формы поперечного сечения каналов: прямоугольная, круглая и кольцевая. На рис. 40—42 изобра
жены схемы воздушноочисти тельных систем, имеющих ка налы с прямоугольным сечением.
Рис. 43. Воздушноочисти |
Рис. 44. Воздушноочисти |
|
тельная система с сепари |
тельная система с сепари |
|
рующим каналом, имеющим |
рующим каналом, |
имеющим |
круглое поперечное сечение |
кольцевую форму |
сечения |
Схема воздушноочистительной системы, имеющей сепариру
ющий канал с |
круглым поперечным сечением, приведена на |
рис. 43. Канал |
1 представляет собой вертикальную цилиндриче |
скую трубу, в которую вентилятором 2 нагнетается воздух. Зер новой материал из ковша 3 подается на наклонную сетку 4, пере
секающую канал, и самотеком выходит из канала с другой сто роны. Выделенные воздушным потоком примеси выпадают в оса дочной камере 5. ■ -
66
Схема сепарирующего канала с кольцевой формой сечения изображена на рис. 44. Канал образован двумя концентрично расположенными цилиндрами: внутренними 1 и наружным 2.
Вентилятор, соединенный трубопроводом с верхней расширенной частью 6 канала, отсасывает из него воздух, создавая вертикаль
ный поток. Зерновой материал подается во внутренний цилиндр, закрытый снизу конусом 5. Конус прижимается к нижнему отвер стию цилиндра пружинами 3 при помощи рычага 4. Зерновой ма териал своим весом опускает конус 5 и высыпается через образо
вавшееся кольцевое отверстие в канал, где из него воздушным потоком выделяются легкие примеси и уносятся через вентилятор в пылеотделители. Зерно через нижнюю открытую часть канала высыпается наружу.
Наиболее распространенная форма сечения канала— прямо угольная. Каналы с прямоугольным сечением самые простые по конструкции и легко вписываются в конструкцию воздушно решетной машины. Равномерность потока в них удовлетвори тельная.
Равномерность воздушного потока., Качество сепарации зер нового материала зависит от равномерности воздушного потока, т. е. выравненное™ скоростей потока воздуха в отдельных точках поперечного сечения сепарирующего канала.
Равномерность потока характеризуется полемскоростей, а также коэффициентом неравномерности, определяемым как коэффициент вариации V скоростей потока, замеренных в различ
ных точках сечения канала.
где а — среднее |
квадратическое отклонение |
ряда скоростей |
|
воздушного потока в м/с; |
|
|
|
vcp — средняя |
скорость воздушного |
потока |
в канале в м/с. |
Чем больше коэффициент вариации, |
тем больше отклоняются |
||
скорости потока в отдельных точках канала от средней скорости, т. е. тем больше неравномерность потока. Коэффициент вариации, равный нулю, характеризует идеально выравненный поток.
Воздушный поток оказывает давление на находящееся в нем тело. Различают статическое давление и динамическое. Стати ческим называют давление, которое испытывает твердая частица, движущаяся вместе с воздухом со скоростью, равной скорости воздушного потока.
Динамическое давление определяется кинетической энергией потока
|
^ |
= |
t98) |
где р — плотность |
воздуха |
в |
кг/м3; |
v — скорость |
воздуха |
в |
м/с; |
5* |
67 |
Сумма статического рст и динамического рд давлений равна полному давлению потока:
Р = Рст + Рд- |
(99) |
Для определения поля скоростей в каком-либо поперечном сечении воздушного потока разбивают площадь этого сечения на несколько равновеликих прямоугольников (если канал имеет прямоугольное сечение) и при помощи микроманометра с аэроди намической трубкой замеряют динамическое давление в каждом
прямоугольнике. Для вве дения аэродинамической трубки в воздушный канал в стенке его делают от верстия.
Если сечение канала круглой или кольцевой формы, то его разбивают на равновеликие площади кольцевой формы и наме чают в- каждой из них для измерения четыре точки, расположенные на двух перпендикулярных диа метрах.
По полученным замерам динамических давлений в каждой точке канала определяют скорости потока, пользуясь форму лой (98).
9 ,8 1 р д |
( 100) |
|
|
После подстановки р = 1,2 кг/м3 |
|
v = 4,04 YPr • |
(101) |
На равномерность воздушного потока влияет ряд факторов, из которых нужно отметить режим воздушного потока, наличие клапа нов и фасонных частей трубопроводов, изменение сечения, пово роты, конструкцию входного отверстия, наличие колен и отводов. - Режим воздушного потока зависит от его скорости и размеров канала. Различают ламинарный (параллельно-струйчатый) поток и турбулентный (вихревой) поток. Турбулентный поток отличается большей равномерностью по сравнению с ламинарным. Воздушный поток в сепарирующих каналах — турбулентный.
Для выравнивания воздушного потока в сепарирующих кана лах применяют различные устройства: устанавливают в канале проволочные выравнивающие сетки (см. рис. 41), устраивают на правляющие лопатки или специальные выравнивающие решетки (рис. 45). Увеличение длины (высоты) канала также способствет выравниванию воздушного потока.
<38
Расчет основных параметров. Основные расчетные параметры сепарирующего канала следующие: удельная загрузка, площадь горизонтального сечения и его линейные размеры, скорость воз душного потока, расход воздуха, потеря давления в канале и скорость подачи материала в воздушный поток.
Сечение' прямоугольного канала характеризуется двумя раз мерами, из которых размер, направленный по фронту подачи ма териала в канал, условимся называть шириной В (он обычно со
ответствует ширине решетной части машины), а размер по направ лению подачи — глубиной
S. Высотой h канала бу
дем называть расстояние от места подачи материала
вканал до перехода в оса дочную камеру.
Производительность Q
вкг/ч сепарирующего ка нала характеризуется за грузкой единицы ширины канала qiiB в кг/(ч-дм) или
загрузкой единицы |
пло |
|
щади сечения канала |
qKF |
|
в кг/(ч-дм2) и эффектив |
|
|
ностью сепарации гр |
Под |
Рис. 46. Зависимость между загрузками qKB |
эффективностью сепарации |
и qllF, глубиной S и эффективностью сепа |
|
понимают отношение коли |
рации 1] сепарирующего канала |
|
чества выделенных из зер нового материала воздушным потоком примесей ко всему коли
честву легких примесей в исходном материале (при допустимом выносе хороших зерен в отход):
|
|
*! = «“ |
' |
(102> |
где А и В — масса |
соответственно |
исходного материала и отхо |
||
дов в |
кг; |
|
|
|
а и b ■— относительное |
содержание легких |
примесей (от |
||
деляемых воздушным потоком) в исходном ма |
||||
териале и в |
отходах. |
|
||
Зависимость между значениями S, qKF, qliB и 1] характеризуется
графиками, изображенными на рис. 46*.
Для получения высокой эффективности сепарации необходимы небольшие загрузки qliF. Однако с уменьшением загрузки qKF
увеличивается площадь сечения канала и, следовательно, расход воздуха, что приводит к увеличению размеров вентилятора.
* Эти графики, а также эмпирические формулы (ЮЗ) и (105) и номограмма (см. рис. 47) построены по данным, приведенным в работе А. Я. Малиса и А. Р. Демидова [10].
09