9

Стрічка обгинає два кінцеві барабани, а її гілка, що прилягає до випускного отвору, розміщена на підтримувальних роликах. Барабани й ролики встановлено на рухомій рамі затвора, яка переміщується в горизонтальному напрямку за допомогою рейкової передачі. З відкриванням випускного отвору верхня гілка стрічки від точки а до кінцевого барабана залишається нерухомою, а нижня гілка рухається вправо зі швидкістю, що дорівнює подвоєній швидкості рами. При цьому верхня гілка стрічки під випускним отвором скорочується й він відкривається.

Стрічкові гусеничні затвори придатні для оперування з легкими й середньої маси насипними вантажами (крупність кусків до 100…150 мм), з дуже вологими й липкими матеріалами.

Розрахування гусеничних затворів. Зусилля Р, яке потрібно докласти до рухомої рами для відкривання випускного отвору, визначають за формулою

де W1 — опір опорних роликів стрічки чи пластинчастого настилу; W2 — опір ходових роликів рами; kз = 1,3…1,5 — коефіцієнт запасу.

Опір опорних роликів:

де G — сила тиску вантажу на затвор; Gс — сила тяжіння стрічки; Gоб — сила тяжіння обертових частин підтримувальних роликів; ω — коефіцієнт опору підтримувальних роликів.

Силу W2 визначають за формулою

де Gр — сила тяжіння всіх рухомих частин затвору; fц = 0,1…0,12 — коефіцієнт тертя ковзання в цапфах; d — діаметр цапф ходових роликів; k = 0,010…0,012 — коефіцієнт тертя кочення роликів по напрямних; D — зовнішній діаметр ходових роликів.

6.4. Живильники

Термін живильник позначає апарат, призначений для рівномірного живлення різних приймальних пристроїв: конвеєрів, дробарок, формувальних машин.

За принципом дії робочих органів бувають такі живильники:

—тяглові (стрічкові, пластинчасті, ланцюгові);

—обертові (гвинтові, тарілчасті, барабанні й лопатеві);

—хитні (плунжерні, маятникові й кареткові).

101

Стрічкові й пластинчасті живильники. Робочий орган стрічкового живильника — текстильна гумована конвеєрна стрічка, що обгинає два барабани — урухомний й натяжний (рис. 6.17).

Рис. 6.17

Робоча гілка стрічки лежить на опорних роликах чи ковзає по нерухомому металевому настилу, а нижня гілка провисає вільно між барабанами. Над стрічкою розміщено нерухомі борти, що перешкоджають розтіканню матеріалу по обидва боки.

Стрічкові живильники застосовують для транспортування середньокускових й більш дрібних матеріалів, можуть також транспортувати вологі й липкі матеріали за умови застосування очищувальних пристроїв для стрічки. Недолік — не можуть транспортувати гарячі матеріали з температурою, вищою за 70 °С.

Продуктивність стрічкових живильників

де b — відстань між бортами, м; h — висота бортів, м; V — швидкість стрічки, м/с; ρ — об’ємна маса насипного вантажу; і = 0,75…0,8 — коефіцієнт використання об’єму жолоба.

Встановлена потужність двигуна, кВт:

де kз = 0,1…1,5 — коефіцієнт запасу; η — ККД урухомника; N1 — частка потужності на валу урухомного барабана для подолання всіх опорів, крім опорів N2 i N3; N2 — опір бортів рухові насипного вантажу, який треться по них; N3 — опір у зоні активного тиску.

102

Потужність на валу урухомного барабана, кВт:

де Пρ — продуктивність живильника; L — довжина живильника; Н — висота підйому вантажу.

Потужність, яка враховує опір бортів, кВт:

де h — висота шару матеріалу в жолобі; l — розрахункова довжина бортів, м; ρ — об’ємна маса насипного вантажу; f1 — коефіцієнт тертя вантажу об борти; n' — коефіцієнт бокового тиску; V — швидкість стрічки.

Потужність, яка враховує опір у зоні активного тиску, кВт:

де G — сила активного тиску вантажу на стрічку.

Кількість прокладок стрічки, які забезпечують умову її міцності:

n Bσp

де іn — кількість прокладок стрічки; n'' — запас міцності; S — найбільший натяг стрічки; В — ширина стрічки; σр — напруга на розрив однієї прокладки:

де — k' = 1,5…1,85.

Робочий орган пластинчастого живильника — настил зі сталевих пластин (рис. 6.18), що перекривають одна одну й прикріплені до ланок двох тягових ланцюгів.

Ланцюгам надає руху механічний урухомник за допомогою урухомних зірочок, а відповідний натяг ланцюгів створюється гвинтовим натяжним пристроєм, приєднаним до осі холостих зірочок. Ланцюги забезпечені роликами, які котяться по напрямних шинах. Продуктивність живильника регулюють за допомогою плоского затвору.

Пластинчасті живильники мають перевагу перед стрічковими в тому, що можуть транспортувати важкі крупнокускові насипні вантажі — руду, камінь, що мають високу температуру.

103

Тарілчасті живильники застосовують і для важкосипучих вантажів, якщо розмір випускного отвору бункера великий.

Продуктивність тарілчастого живильника, т/год:

де h — висота розміщення манжети над диском; n0 — обертова частота диска; D1 — діаметр патрубка; α — кут укосу насипного вантажу, що лежить на диску. Якщо α = 35°,

Граничнодопустима обертова частота диска

де kз = 1,5…1, 25; М1 + М2 — сумарний момент тертя вантажу об диск (М1) і по шкребку (М2); п0 —обертова частота диска.

Сумарний момент:

де R2 — радіус диска; R0 — відстань від центра тяжіння перетину аbс до краю насипного вантажу; β — кут нахилу шкребка до радіального променя; f1 — коефіцієнт тертя насипного вантажу по шкребку.

Момент внутрішнього тертя між частинками у горловині бункера

де fσ — коефіцієнт внутрішнього зрушення.

106

Частина 3 Теплові і масообмінні

процеси

Розділ 7 Теплопередача

Теплообмін — це мимовільний чи вимушений процес поширення теплової енергії в просторі.

Види передачі теплової енергії в просторі:

—теплопровідність;

—конвекція;

—теплове випромінювання (теплова радіація); Теплопровідність — це теплообмін, що протікає в матеріальних тілах

(зазвичай це тверді тіла) з малими міжмолекулярними відстанями між елементарними частинками.

Конвекція — це перенесення теплової енергії елементарними частинками рідини чи газу внаслідок їх власного переміщення, яке може бути мимовільним (вільна конвекція) і вимушеним (вимушена конвекція).

Теплове випромінювання — вид перенесення теплової енергії за допомогою електромагнітних коливань.

Рідко трапляється перенесення теплоти одним із цих видів. Усі види теплового перенесення тісно взаємозв’язані.

Тепловий баланс на Землі: 40 % енергії надходить за рахунок теплопровідності від магми; 60 % енергії — за рахунок теплового випромінювання від Сонця.

107

7.1. Теплопровідність. Основні поняття

Температура — тепловий енергетичний стан тіла, який вимірюють у градусах.

Шкала градусів Цельсія °С зв’язана із трьома агрегатними станами води: точка переходу 0 °С — від льоду до рідини, точка переходу 100 °С — від рідини до газу.

Шкала градусів Кельвіна К зв’язана з молекулярним кінетичним станом тіла, 0 K — це той стан, коли молекули тіла перестають рухатись.

Температурне поле — сукупність миттєвих значень температур у тілі чи просторі:

T = f(x, y, z, τ),

де х, у, z — тривимірний простір; τ — час.

Геометричне місце точок з однаковою температурою називають ізотермічною поверхнею. Ізотермічні поверхні не перетинаються, вони або обриваються, або замикаються самі на собі (рис. 7.1).

Ізотерма — лінія постійної температури. Ці лінії не перетинаються, вони або обриваються, або замикаються самі на собі.

Градієнт температури характеризує швидкість зміни температури під час переходу від однієї ізотерми до іншої. Градієнт вимірюють у нормальному напрямку (перпендикулярно) до ізотермічних поверхонь у напрямку збільшення температури (рис. 7.2).

Градієнт температури — це межа відношення різниці двох температур до відстані між ізотермічними поверхнями по нормалі, °С/м:

lim ∆t = gradt.

∆n→0 ∆n

Тепловий потік — спрямований рух теплової енергії в просторі і часі. Тепловий потік спрямований у напрямку зменшення температури (від більшої температури до меншої і величина його завжди додатна) (рис. 7.3). Напрямок теплового потоку завжди протилежний напрямку градієнта температури (рис. 7.3).

108

Значення теплового потоку залежить від розподілу температури в тілі чи від характеру температурного поля.

Якщо температура в різних точках тіла однакова, то градієнт температури дорівнює нулеві.

У наведеному на рис. 7.4 прикладі теплового потоку немає.

25 °C

25 °C

25 °C

Тепловий потік спостерігаємо тоді, коли градієнт температури в усіх точках об’єму не дорівнює нулеві.

7.1.1. Емпіричний закон Фур’є

Емпіричний закон Фур’є отримано дослідним способом.

Кількість теплоти, що пронизує тверде тіло, пропорційна площі, через яку протікає тепловий потік, градієнту температури, часу проходження теплового потоку і коефіцієнту теплопровідності λ, Дж:

де dQ — елементарна кількість теплоти, Дж; dndt — grad t, °С/м; dF —

елементарна площа, м2; dτ — час, с.

Коефіцієнт теплопровідності λ характеризує здатність тіла проводити теплоту і залежить від фізичної природи тіла, одиниця виміру λ — Вт/м°С.

Фізичний сенс λ — кількість теплової енергії, що протікає через одиницю поверхні за одиницю часу, якщо grad t дорівнює 1 °С/м,

Потужність теплового потоку — кількість теплоти, яка протікає через простір за одиницю часу, Вт:

dQdτ = dQ.

109

Питомий тепловий потік — це кількість теплової енергії, що протікає через одиницю площі за одиницю часу, Вт/м2:

dFddQτ = dq = λ dndt .

Неізотермічний об’єм — такий, у якому температура у заданих його точках не однакова.

Стаціонарний тепловий режим — тепловий режим або процес, у

якому температура в заданій точці простору не змінюється залежно від часу.

Нестаціонарний тепловий режим — тепловий режим або процес, у

якому температура в заданій точці простору змінюється залежно від часу.

7.1.2. Диференціальне рівняння теплопровідності

Виділімо у твердому тілі об’єм dV. У кожен момент часу в цей об’єм входить тепловий потік Q і за кожен момент часу з цього об’єму виходить тепловий потік Q + dQ (рис. 7.5).

Вихідне рівняння — закон Фур’є:

110