В качестве селективной функции агломерации, характеризующей вероятность объединения частицы д с частицами других классов, использовано выражение:
. (4)
Распределительная функция H(д, л), определяющая долю частиц начальным размером δ переходящих в агломераты крупнее λ, с учетом (4) имеет вид:
. (5)
Камера грануляции в барабане представлена в виде ячейки идеального вытеснения, в которой независимо от производительности подачи ретура и плава, всегда находится одно и то же количество материала Gбар. В этом случае все частицы, независимо от их размера, будут находиться в камере в течение времени:
. (6)
Уравнение (3) с учетом (4) и (5) принимает вид:
. (7)
Согласно принятой модели идеального вытеснения, интегрирование уравнения (9) производится от t = 0 до t = tбар.
После агломерации наступает третья часть процесса, в которой гранулы поступают в камеру охлаждения гранулятора, где происходят их кристаллизация и стабилизация структуры. В камере охлаждения материал не изменяет дисперсного состава. Время его нахождения в этой части гранулятора:
, (8)
где Lохл – длина камеры охлаждения; wохл – скорость перемещения материала вдоль камеры.
Параметрами идентификации предложенной модели укрупнения частиц в барабанном грануляторе являются коэффициенты м, щ, и параметры Lохл и wохл. Для существующего аппарата Lохл = 2,4 м, wохл = 0,2 м/с. Коэффициенты μ = 0,411 (мм⋅с)-1 и ω = -1,5 определены из условий минимизации суммы квадратов отклонений расчетных данных и результатов промышленных испытаний барабанного гранулятора (рис. 7).
Для описания классификации гранул коагулянта в гравитационном сепараторе и на грохоте использована кривая разделения φ(δ), характеризующая вероятность выделения частиц размером δ в мелкий (кривая парциальных выносов) продукт классификации. В качестве функции разделения для гравитационного сепаратора использована зависимость:
, (9)
где δгр - граничный размер разделения, соответствующий размеру частиц, обладающих равной вероятностью выделения в мелкий и крупный продукты разделения: ц(дгр)=0,5; ks – параметр, характеризующий эффективность разделения классификатора. Параметром идентификации конструкции сепаратора является коэффициент ks, а в виде режимного параметра выступает граничный размер разделения δгр.
Для проверки обоснованности применения зависимости (9) для аппроксимации кривой разделения и оценки эффективности гравитационного сепаратора при классификации зерен коагулянта на стендовой установке ИГЭУ была проведена серия опытов, в которой менялись настройка режима работы (δгр) и дисперсный состав исходного материала.
По результатам произведенных опытов показано, что зависимость (9) удовлетворительно описывает экспериментальные данные (рис. 8). При изменении δгр от 0,8 до 4 мм, величина ks изменяется незначительно и составляет от 2,5 до 2,7.
Математическое описание процесса грохочения основано на аналогичных с гравитационной классификацией уравнениях. Для расчета кривой разделения одной просеивающей поверхности грохота использована зависимость:
(10)
где дс – размер ячейки сита грохота; kg – коэффициент, зависящий от конструкции и условий работы грохота.
Для определения коэффициента эффективности грохочения (kg) использованы данные по средней эффективности грохочения вибрационных грохотов и аналитическое выражение для расчета кпд грохочения:
. (11)
Средняя величина эффективности классификации на вибрационном грохоте, установленном в технологической линии , с учетом анализа эффективности процесса грохочения аналогичных аппаратов принята равной 80 %, откуда, согласно (11), kg = 4.
Математическое описание измельчения материала в молотковой дробилке основано на использовании уравнения порционного измельчения:
, (12)
где S(д) – селективная, В(о, д) – распределительная функции измельчения. Селективная функция представлена в виде:
. (13)
Для расчета распределительной функции использовано выражение, соответствующее линейному распределению частиц по размерам:
. (14)
При этом предполагается, что за один проход через дробилку материал подвергается нескольким эквиваленвным нагружениям с селекивной и распределительной функциями в виде (13) и (14) соответственно. В этом случае выражение (12) принимает вид:
, (15)
где k =1, 2, …,ne; ne – количество эквивалентных нагружений.
Параметрами идентификации математической модели измельчения в молотковой дробилке являются коэффициенты α и β, а также количество эквивалентных нагружений ne. Для их определения на Ухоловском заводе «Строммашина» проведены стендовые исследования по разрушению гранул сульфата алюминия в однороторной дробилке типа СМД-112А. По результатам испытаний ne = 2; α = 0,128; β = 0,60. Данные ситового анализа дробленого коагулянта и результаты расчета по (15) представлены на рис. 9.
Для осаждения материала в бункере ретура предложена математическая модель формирования дисперсного состава в бункере, учитывающая динамическое изменение характеристик выгружаемого материала в зависимости от наличия рециклов в схеме, расхода и гранулометрического состава поступающей в бункер среды, количества материала в бункере и расхода выгрузки. Модель основана на дискретном представлении процесса, в котором осаждение материала осуществляется поступательно от верхнего слоя к нижнему.
Для расчета транспортного запаздывания при перемещении материала на ленточном или цепном транспортере использована ячеечная модель, аналогичная по структуре модели идеального вытеснения. Движение дисперсной среды представлено в виде поступательного перемещения ретура из первой ячейки во вторую, из второй в третью и так далее до последней ячейки. В качестве параметра идентификации этой модели используется время нахождения материала на транспортерной ленте, которое зависит от линейной скорости перемещения ленты и её длины.
В четвертой главе произведен анализ работы существующей технологии производства гранулированного коагулянта на , выбраны структура, состав и режим работы оборудования новой технологической линии, а также разработаны имитационные программы существующей и предложенной линий.
В существующей технологии производства крупность продукта составляет от 2 до 20 мм при среднем размере гранул 10…15 мм. Результаты обследования существующей технологической линии показали, что производительность линии составляет 4,5 т/ч. Снижение размера гранул готового коагулянта в этой схеме ведет к уменьшению производительности линии и увеличению полифракционности продукта. Кроме того, в установившемся режиме работы линии наблюдаются колебания дисперсного состава материала во всех технологических элементах с периодичностью 15-25 мин, что снижает потребительские качества продукта.
Для определения причины нестабильности дисперсного состава в схеме разработан компьютерный имитатор работы технологической линии, использующий математические модели процессов и дополненный уравнениями связи, отражающими структуру линии. Результаты численных экспериментов показали, что нестабильность связана с тем, что в данной схеме периодичность выгрузки готового продукта приводит к периодическому изменению расхода ретура. Наблюдаемое время стабилизации дисперсного состава в схеме (рис. 10) после выгрузки коагулянта из бункера составляет порядка 15 мин, что соответствует реальному интервалу времени пульсаций фракционного состава на .
Для снижения крупности продукционного коагулянта до 2…5 мм, увеличения производительности линии и устранения причины нестабильности предложена новая технологическая схема, представленная на рис. 10.
Основные отличия новой схемы состоят в следующем:
1) для исключения пыления в цехе двухситовой вибрационный грохот заменен на барабанный грохот с ячейками 5 мм;
2) для удаления из готового продукта мелких частиц устанавливается гравитационный сепаратор с пересыпными полками;
3) для исключения нестабильности дисперсного состава готового продукта установлен промежуточный бункер, из которого материал двумя независимыми потоками направляется в гравитационный сепаратор и гранулятор.
Для предложенной технологической линии разработан компьютерный имитатор (рис. 11) с помощью которого определены массопотоки материала в каждом элементе схемы и показано, что периодическая выгрузка готового материала не нарушает стабильности дисперсного состава готового продукта.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
