Методические указания к лабораторным работам, самостоятельной работе и курсовому проектированию по курсу «Основы проектирования и оборудование заводов тнсм» направления подготовки бакалавра 240100 (стр. 4 из 5)
4. Включают дробилку, на валки подают материал, секундомером засекают время (τ) прохождения массы материала через дробилку.
5. Измельченный материал просеивают через сито с размером ячеек 1 мм и определяют средневзвешенный размер кусков измельченного материала (dк).
,где d1, d2, dn – размер фракции материала, см;
а – доля фракции, процентное содержание.
6. Определяют степень измельчения
.7. Рассчитывают теоретическую производительность валковой дробилки:
, (т/ч)где l – ширина щели между валками, м;
L – длина валка, м:
D – диаметр валка, м:
n – скорость вращения валков, об/мин,
, f – коэффициент трения f = 0,3;μ – коэффициент разрыхления материала, равный 0,25-0,3;
ρ – плотность материала, т/м3.
8. Определяем действительную производительность валковой дробилки
, т/чВыводы по работе: оценить основные параметры работы лабораторной валковой дробилки
Лабораторная работа № 4
Шаровая мельница
С целью интенсификации протекания твердофазовых реакций при производстве вяжущих материалов, керамики и стекла применяют тонкое измельчение материалов. Наибольшее распространение для тонкого измельчения материалов находят шаровые мельницы. Материал в них измельчается в результате ударного воздействия и частичного истирания свободно падающих тел, находящихся во вращающемся барабане вместе с измельчаемым материалом. По сравнению с другими помольными машинами шаровые мельницы обладают следующими достоинствами: простота конструкции, удобство и надежность при эксплуатации, обеспечение высокой степени измельчения, возможность автоматизации.
Из недостатков следует отметить малую скорость воздействия мелющих тел на материал, обусловленную ограниченным числом оборотов мельницы. Кроме того, в работе измельчения участвует только часть мелющих тел, а рабочее пространство барабана используется на 53-40%. Сравнительно высок удельный расход электроэнергии и наблюдается большой износ мелющих тел и футеровки. Коэффициент полезного действия шаровых мельниц находится в пределах 0,005-0,015.
Целью работы является практическое ознакомление с работой цилиндроконической шаровой лабораторной мельницы, с ее конструкцией и определение основных параметров, характеризующих эффективность работы помольной установки. Кроме этого, в ходе работы необходимо исследовать кинетику измельчения материала в шаровой мельнице.
Схема лабораторной цилиндроконической мельницы представлена на рис.7. Основной частью установки является шаровая мельница, представляющая собой металлический барабан 1, имеющий цилиндрическую (в центре) и конические части. Корпус мельницы отлит заодно с полыми цапфами 3 и 4, причем со стороны разгрузки полая цапфа 4 оснащена решеткой, предотвращающей выпадение мелющих тел при разгрузке. На пустотелые цапфы насажены шариковые подшипники, которые с помощью опор 6 жестко закреплены на основании. Такое крепление мельницы позволяет ей вращаться вокруг своей оси. Привод мельницы во вращение приводится с помощью электродвигателя, редуктора и зубчатой передачи. Одна из шестерен зубчатой передачи насажена на выходной вал редуктора, а другая крепится на цилиндрической части корпуса мельницы, и прикрывается защитным кожухом 2. Загрузка измельчаемым материалом производится через правую полую цапфу, разгрузка готового продукта осуществляется через левую полую цапфу, которые закрываются крышками. Работа лабораторной цилиндроконической мельницы носит периодический характер.
Основные параметры работы мельницы
1. Число оборотов мельницы.
При вращении барабана мелющие тела (шары) благодаря трению между ними и внутренней поверхностью барабана поднимаются на определенную высоту и затем, падая вниз, измельчают материал. При медленном вращении мельницы шары с измельчаемым материалом поднимаются вдоль стенки барабана до угла естественного откоса и скатываются вниз. Материал, находящийся между шарами, при их перекатывании будет истираться.
При большом числе оборотов
барабана шары и материал под действием центробежных сил инерции прижимаются к внутренней поверхности барабана, вращаются вместе с ним, не производя полезной работы. При таком вращении барабана мельницы говорят о критическом числе оборотов, которое определяется по формуле
, об/мин (1)где D – внутренний объем мельницы, м.
Для эффективной работы мельницы число оборотов должно быть оптимальным. Оптимальное число оборотов характеризуется следующим: шары и материал поднимаются на некоторую высоту и затем, падая вниз, измельчают материал. При подъеме шары движутся вместе с барабаном, в некоторой точке отрываются и падают вниз по параболической траектории. Чем больше скорость шара, тем выше его подъем и больше высота падения, а следовательно, эффективнее его удар.
Оптимальное число оборотов определяется по формуле
, об/мин (2)2. Мощность привода шаровой мельницы
В шаровой мельнице мощность двигателя расходуется на подъем шаров, сообщение им кинетической энергии и на преодоление сил сопротивления в приводе мельницы. Кроме того часть энергии превращается в тепловую в результате взаимодействия шаров, материала и футеровки мельницы.
Мощность привода мельницы определяется по формуле:
, кВт (3)где D – внутренний диаметр мельницы, м;
G – масса мелющих тел, кг.
Мощность электродвигателя подсчитывается с учетом к.п.д. привода мельницы:
, кВт (4)где η – коэффициент полезного действия привода мельницы, η = 0,9.
3. Коэффициент загрузки мельницы мелющими телами
Коэффициент загрузки мельницы мелющими телами определяется по формуле:
, (5)где D – внутренний диаметр мельницы, м;
L – длина барабана мельницы, м;
ρн – насыпная масса мелющих тел, кг/м3.
4. Коэффициент загрузки мельницы измельчаемым материалом
Измельчаемый материал в мельнице располагается в пустотах между шарами. Пустотность (пористость ) шаровой загрузки определяется
, (6)где ρист – истинная плотность материала шаров, кг/м3.
С учетом того, что уровень загружаемого материала приблизительно на 10 % превышает уровень шаров, определяется количество материала загружаемого в мельницу:
, кг (7)где
- насыпная плотность измельчаемого материала, кг/м3;V – объем мельницы, м3
Отсюда коэффициент загрузки мельницы измельчаемым материалом составит
(8)5. Производительность мельницы и удельный расход электроэнергии
Действительная производительность мельницы зависит от времени помола и от количества материала, загружаемого в мельницу:
, кг/час (9)где Р – вес загружаемого в мельницу материала, кг, формула (7);
t – общее время помола материала, мин.
Удельный расход электроэнергии определяется по формуле:
, кВт·ч/т (10)где N – мощность, затраченная на измельчение материала, кВт·ч, формула (3);
В – действительная производительность мельницы, кг/час.
Удельная производительность мельницы:
, т/ кВт·ч (11)Расчетная производительность мельницы может быть определена по формуле:
, кг/час (12)где V – внутренний объем мельницы, м3;
D – внутренний диаметр мельницы, м;
b – удельная производительность мельницы, т/ кВт·ч;
kN – коэффициент использования мощности kN = 0,9;
k – поправочный коэффициент на тонкость помола. Значения k приведены в таблице 1.
Таблица 1
| Остаток на сите 008, % | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 14 | 16 | 17 | 18 |
| k | 0,715 | 0,818 | 0,912 | 1,000 | 1,09 | 1,17 | 1,258 | 1,301 | 1,342 |
Методика и порядок выполнения работы