РОЗДІЛ 2
ТЕОРЕТИЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ РОБОЧОГО ПРОЦЕСУ ПНЕВМАТИЧНИХ КЛАСИФІКАТОРІВ З ДИНАМІЧНО АКТИВНИМИ РОБОЧИМИ ОРГАНАМИ
2.1. Обґрунтування конструктивної схеми комбінованого методу поперечно-потокової і балістичної класифікацій
У класичному виконанні робочий орган (ротор) ударно-балістичного пневматичного класифікатора здійснює метання вихідного матеріалу у напрямку розділової камери (див. рис. 1.1). При взаємодії ударних пластин ротора, що обертається, із зернами матеріалу останні набувають запасу кінетичної енергії, який є пропорційним до маси зерна. В наслідок чого, траєкторії польоту великих частинок матеріалу виявляються розташованими вище ніж траєкторії польоту дрібних. У повітряному просторі камери класифікації відбувається остаточне сортування за розміром, при якому більш великі зерна, що відповідно мають більшу інерційну спроможність, надходять до дальнього, а дрібні - до ближнього бункерів кінцевих продуктів.
Як вже відзначалося раніше, досягнення та підтримка достатньої ефективності при класифікації дрібнозернистих матеріалів за розміром в апаратах ударно-балістичного принципу дії обмежені низькою продуктивністю для класів крупності менш ніж 0,63-1,25 мм. Підвищити якість класифікації виявилося можливим за рахунок введення додаткового поділу зерен вихідного матеріалу при комбінуванні процесів ударно-балістичної та потокової класифікацій.
При розробці методу взято до уваги те, що можливо застосування двох принципово різних схем комбінування балістичної класифікації з потоковою:
* метання матеріалу до камери класифікації у повітряний протиток;
* попередній поділ у поперечному потоці повітря з подальшим метанням у відносно спокійний простір камери класифікації.
За першою схемою, під час руху частинок матеріалу, що класифікується, за балістичними траєкторіями у зустрічному потоці розділового середовища відбувається перечищення крупного продукту із загальним скороченням лінійного габариту класифікатора. Однак, необхідність у пиловловлюючому обладнанні (наприклад, циклон) та генерування повітряного потоку виносним вентилятором пов'язані з підвищенням загального аеродинамічного опору системи і додатковими енерговитратами. На наш погляд для збереження низької енергоємності робочого процесу необхідно використовувати тільки ресурси, що закладені у конструктивних особливостях ударно-лопатевих метальних класифікаторів.
Приймаючи до уваги, що ротор ударно-балістичного класифікатора може використовуватись одночасно в якості генератора повітряного потоку, який дозволяє здійснювати попередній розподіл вихідного матеріалу у горизонтальному напрямку, що є характерним для поперечно-потокової класифікації, за основу подальших досліджень приймаємо другу схему комбінування балістичної класифікації з потоковою. Для забезпечення генерування ротором класифікатора необхідної кількості розділової середи (повітря) приймаємо за основу наступне:
* ротор у вигляді дисків із закріпленими по його периметру ударними пластинами [5];
* комбінацію основних робочих органів - ротора ударно-балістичного класифікатора та діаметрального вентилятора [81; 96];
* додатковий повітроводний кожух з камерою розширення для формування потоку розділового середовища [124].
При реалізації комбінованого методу повітряний потік, що генерується ротором 1, направляється за допомогою додаткових екранів (нижнього 2 і верхнього 3) під кожух 4 у камеру розширення 5 (рис. 2.1). При проходженні через жалюзі 6 формується несучий потік розділового середовища поперечно-потокової класифікації. Лінії струму несучого потоку повітря формуються таким чином, що на відстані в межах діаметра ротора горизонтальний напрямок потоку змінюється на вертикальний, причому повітря втягується у порожнину ротора, формуючи загальний циркуляційний потік. Вихідний матеріал із завантажувального пристрою 7 подається шаром на зовнішню верхню частину ротора 1 під удар пластин 8.
Зерна матеріалу, який завантажується до класифікатора, під дією тиску вищевказаного повітряного потоку набувають горизонтальну складову швидкості та розподіляються в залежності від їх розміру по утворюючій ротора на ділянці, що відповідає дузі входу повітряного потоку до порожнини ротора. Причому, більш важкі зерна під час руху відхиляються від вертикалі менше та потрапляють на ротор ближче до вертикальної проекції від завантажувального пристрою, ніж дрібні та легкі.
Рис. 2.1. Комбінований поперечно-потоковий і балістичний класифікатор
Після взаємодії з ударними пластинами 8 в результаті балістичної класифікації у розділовій камері 9 матеріал, що класифікується, потрапляє до ближнього та дальнього приймачів (10 і 11), відповідно дрібного та великого продуктів. Формування відносно нерухомого середовища поділу в камері 9 та ліній струму несучого повітря у напрямку до ротора 1 забезпечується затворами 12 і 13, відповідно розвантаження продуктів та подачі вихідного матеріалу.
Для стійкої й безперервної роботи (у випадках різної продуктивності, що необхідна, та при класифікації матеріалу зі змінною вихідною вологістю) шляхом регулювання положення екранів 2, 3 і заслінки 14 досягається зміна об'єму розділового середовища й швидкості повітряного потоку поперечно-потокової класифікації.
Таким чином, у порівняні з ударно-лопатевими метальними класифікаторами, за рахунок попереднього сортування під дією повітряного потоку, що циркулює, зростає зона взаємодії матеріалу з робочим органом та, як наслідок, різниця між траєкторіями польоту зерен різного розміру при їх метанні до камери класифікації.
2.2. Математичні моделі та аналітичні залежності взаємодії зерен із середовищем та робочим органом класифікаторів
Загальне математичне моделювання робочого процесу комбінованого методу поперечно-потокової і балістичної класифікацій складається із визначення та взаємного сполучення трьох основних етапів процесу класифікації:
1-й етап - політ частинок вихідного матеріалу у поперечному потоці розділового сер
- Київ+380960830922