Библиографический список

1. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. Изд. 9-е.- М.: Химия, 1973.- 750 с.

2. Щтербачек З.В. Перемешивание в химической промышленности. – М.: Госхимиздат. 1963.

3. Павлов К.Ф., Романков А.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. – Л.: Химия, 1970.

Стренк Ф. Перемешивание и аппараты с мешалками. – Л.: Химия, 1975.

Р а б о т а № 10

ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ВИБРАЦИОННОГО ГРОХОТА

В процессах химической технологии твердые материалы обычно применяют и получают в виде пудры, порошков, мелкой крупки или кусков определенного состава. В то же время при добыче и измельчении твердых материалов не удается сразу получить продукт требуемого состава. Обычно он состоит из частиц различных размеров и формы и из него приходится выделять нужные фракции (классы).

В соответствии с производственными требованиями и свойствами перерабатываемых материалов применяют различные способы классификации сыпучих материалов на классы по крупности: разделение просеиванием или грохочением через сита и решетки, разделение под действием гравитационно-центробежных сил.

Процесс разделения сыпучих материалов на классы по крупности путем просеивания через одно или несколько сит (решет) называется грохочением, а машины, предназначенные для осуществления этой операции, называются грохотами. Суть этого метода состоит в том, что материал пропускают через сито с определенным размером отверстий δ. Частицы, размер которых меньше размера отверстия в сите, проходят через него (фракция – δ), а более крупные задерживаются (фракция + δ).

Применяя сита с различными отверстиями, можно разделить зернистый материал практически на любое число фракций.

Сита и ситовой анализ

Основной частью грохота является рабочая поверхность, изготовляемая в виде проволочных сеток (сит), стальных перфорированных листов (решет) или параллельных стержней (колосников). Наибольшее распространение в химической и смежных с ней отраслях промышленности получили грохота с проволочными ситами. Проволочные сита изготовляют из металлических сеток с квадратными или прямоугольными отверстиями размером от 100 до 0,04 мм.

Согласно ГОСТ 3584-73, сита обозначаются номерами, соответствующими размеру стороны отверстия сетки в свету, выраженному в миллиметрах. Так, сито № 4 имеет размер отверстия в свету 4 мм, а сито № 04 – 0,4 мм (сита с квадратными отверстиями).

Чтобы охарактеризовать дисперсность сыпучей смеси, применяют ситовой анализ. Ситовой анализ заключается в том, что навеску исследуемой смеси зёрен пропускают через набор сит с постоянным отношением (модулем) размера отверстий каждого сита к последующему, равным √2 (или 2 по шкале Риттенгера). После просеивания взвешивают остатки материала на каждом из сит, а также зёрна, прошедшие через самое тонкое (нижнее) сито. Отношение количеств полученных остатков на ситах к навеске исходного материала показывает содержание различных классов зёрен в материале, т.е. зёрен, размеры которых ограничены верхним и нижним пределами, соответствующими размерам отверстий верхнего и нижнего смежных (соседних) сит.

На основании данных ситового анализа могут быть построены функции распределения массы частиц по их размерам R(δ) и D(δ).

В общем случае для оценки дисперсности сыпучего материала используют следующие характеристики:

- максимальный δ_max, минимальный δ_min, средний δ_ср. размеры частиц;

- удельная площадь поверхности F_уд., м²/м³, представляющая отношение поверхности частиц материала к их объему;

- функции распределения массы частиц по их размерам R (δ) и D (δ). R (δ) равна отношению массы частиц, размер которых больше δ, к общей массе частиц. D (δ) равна отношению массы частиц, размер которых меньше δ, к общей массе частиц.

Для данных функций справедливо соотношение:

R (δ) + D (δ) = 1. (1)

Зная функцию R (δ), можно найти средний размер частиц δ_ср. и их удельную поверхность F_уд.. Для частиц шаровой формы:

δ_ср. = ∫ δ·dR(δ), (2)

F_уд. = ∫ 6/δ·dR(δ). (3)

Количество получаемых фракций материала определяется количеством сит в грохоте +1. Так, в двухситовом грохоте количество получаемых фракций будет 3.

Материал, задержавшийся на сите, называют верхним классом (+), а прошедший через сито – нижним классом (-).

В производственных условиях трудно достичь полного разделения полидисперсного материала на соответствующие классы: в материале верхнего класса всегда содержится некоторое количество зёрен нижнего класса. Степень отделения нижнего класса от верхнего характеризуется эффективностью грохочения. Эффективность грохочения подсчитывается по формуле:

E = α – γ / α (100 – γ) · 10⁴, %,

где α – содержание нижнего класса в исходном материале, %; γ – содержание нижнего класса в надрешёточном продукте, т.е. в материале, не прошедшем сквозь данное сито, %.

Величины α и γ определяют по данным ситового анализа. Работа грохота оценивается эффективностью грохочения, а также его производительностью, которую определяют количеством материала, прошедшего по поверхности сита в единицу времени. В данном случае грохот рассматривается как транспортирующее устройство с одновременным разделением материала на классы.

Масса материала (кг/ч), проходящего через грохот, пропорциональна относительной скорости движения материала W , ширине грохота B и толщине слоя материала d:

G = k·B·W·d·ρ·μ· 3600, кг/ч, (4)

где B – ширина верхнего сита грохота, м; W – относительная скорость движения материала, м/сек; d – размер наиболее крупных кусков материала, м; ρ – насыпная плотность материала, кг/м³; μ = 0,6 – 0,7 – коэффициент разрыхления движущегося материала; k – опытный коэффициент, больше единицы.

Скорость продвижения материала вдоль сита – W зависит от частоты вращения эксцентрика n, его радиуса, угла наклона и выражается формулой:

W = 2r·n·tgα/60, м/с. (5)