CC BY
10УДК 621.926
А.А. САРИЕВ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА ДИСПЕРСНОГО МАТЕРИАЛА ПРИ МНОГОКРАТНЫХ НАГРУЖЕНИЯХ
(Южно-Казахстанский государственный университет им. М. Ауезова)
Приведены результаты экспериментального исследования изменения гранулометрического состава дисперсного материала при многократных нагружениях Определены вид и параметры функций распределения частиц материала при ударном нагружении.
Для создания методики расчета гранулометрического состава материала после ударного нагружения необходимо знание функции распределения разрушенной части материала по размерам.
Обзор литературных данных по этому вопросу позволяет сделать вывод о том, что весьма удачно описывающим кривые распределения разрушившейся части материала во многих случаях оказывается эмпирическое уравнение Розина-Раммлера-Беннета [1], которое имеет следующий вид:
D(5)= 100[l - exp(-(S/Se )a )]
(1)
где 5 - текущий размер частиц, 5е- размер частиц, соответствующий значению массовой функции распределения 63,2%.
В настоящей работе приводятся результаты наших экспериментальных исследований, позволивших определить вид и параметры функций распределения частиц материала при ударном на-гружении.
Для экспериментального исследования разрушения одиночных частиц материалов при свободном ударе нами была смонтирована специальная экспериментальная установка, позволявшая исследовать изменение гранулометрического состава материалов как при центральном, так и при косом ударе частиц [2]. Характеристики установки позволяли разгонять в центробежном поле частицы фосфорита и агломерата размерами от 5 до 100 мм до скоростей от 0,2 до 50 м/с. Для исключения вторичного измельчения частиц после удара о плиту применяли ударогасящие резиновые и матерчатые обкладки.
Обобщая полученный экспериментальный материал, мы выяснили, что вид функции распределения зависит от скорости нагружения, физических свойств частиц, но практически не зависит от кратности нагружения и исходных размеров частиц, подвергающихся разрушению. Методика проведения экспериментов заключалась в том, что исходная монофракция материала подвергалась
ударному нагружению при различных скоростях удара и для каждой скорости определялась вероятность разрушения частиц.
В качестве количественного показателя процесса разрушения была принята такая скорость нагружения, при которой разрушаются 50% исходных частиц, и эту скорость Vcr принимали в качестве критической скорости разрушения при свободном ударе. Экспериментальные исследования показали, что в уравнение (1) можно ввести без-
размерные симплексы
( V >
V
(
V cr у
X;
Л
V _ V
V max J
. Пер-
вый из этих симплексов учитывает влияние скорости нагружения на функцию распределения, а второй- отношение текущих размеров х; к наибольшему размеру частиц в дисперсной фазе.
0,36 0.6
Рис. 1. Зависимость параметра 5е (мм) от симплекса (У/УСГ) в логарифмической системе координат
Из рис. 1 видно, что между значениями 5е и симплексом (У/УСГ) существует корреляционная связь, которая в логарифмической системе коорди-
и
5
нат выражается в виде прямой, т.е.: 5е = Л(У/УСГ)Ь .
Обработка экспериментальных данных методом наименьших квадратов позволила определить вид этой зависимости:
5e = 16(Y/Vcr )
,-0,8693
(2)
Тогда для функции распределения получа-
ем следующее выражение
D(x) = 100
(
1- exp
(
1,6
( Y Л
-0,8693 Л
1,23 Л
Y
V vcr у
.(3)
Используя результаты проведенных исследований, получили выражение для дифференциальной функции распределения разрушившейся части материала, нормированное на единицу, в виде
= exp
S-1
1,6
/ ч-0,8693л1,23
\ — А' 1 /
max 1-1 /
v Y
V cr у
(4)
exp
1,6
( Y Л
-0,8693л1,23
Ycr
V cr у
В связи с тем, что в промышленных условиях разрушению при технологических пересып-ках подвергаются полидисперсные потоки частиц, достоверность полученных уравнений для расчета изменения гранулометрического состава полидисперсных потоков была проверена с помощью специальных экспериментальных исследований.
Некоторые результаты исследований показаны на рис. 2.
D(x) ,% 90
80
70
60
50.
40.
30
20
10
0
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 X, мм
Рис. 2. Гранулометрический состав полидисперсного потока при многократных нагружениях. • - исходный гранулометрический состав; о - после однократного нагружения; * - после трехкратного нагружения.
Методика экспериментов заключалась в том, что предварительно были составлены из отдельных монофракций частиц полидисперсные смеси с различными исходными гранулометрическими составами, которые затем сбрасывались с различных высот на экспериментальном стенде. Вероятностные характеристики разрушения и распределение продуктов разрушения каждой монофракции по размерам определяли путем взвешивания и ситового анализа соответствующих фракций.
Эксперименты продемонстрировали удовлетворительную сходимость опытных и расчетных значений гранулометрического состава потоков частиц при однократном и многократном нагружениях.
Эксперименты также показали, что при повторном нагружении вероятность разрушения частиц становится меньше, чем при первом, а при последующих нагружениях эти вероятности практически мало изменяются. Более крупные частицы разрушаются интенсивнее по сравнению с мелкими фракциями и суммарная вероятность их разрушения быстрее приближается к предельному значению. Эти особенности разрушения частиц при многократных нагружениях можно объяснить тем, что при одной и той же скорости нагружения крупные частицы, имеющие большую массу, приобретают и большую кинетическую энергию при соударении. кроме того, для более крупных частиц больше вероятность дефектов их структуры в виде опасных трещин, что способствует их быстрейшему разрушению. При первом нагружении реализуются также дефекты, появившиеся в материале в результате его предыстории, т. е. при добыче, транспортировке и т.д. Таким образом ко второму нагружению происходит упрочнение материала в результате исчезновения этих первичных дефектов.
Полученные в результате обработки экспериментальных данных эмпирические зависимости использованы в методике расчета гранулометрического состава материала при его переизмельчении при соударениях с элементами технологических спусков [2].
ЛИТЕРАТУРА
1. Сариев А.А., Блиничев В.Н., Смирнов Н.М. Математическая модель процесса разрушения частиц различных материалов при соударении их о многослойную подложку// Тез. докл. Всесоюз. науч. тех. конф.: Проблемы тонкого измельчения, классификации и дозирования.- Иваново. 1982.- С. 35.
2. Сариев А.А. Изменение гранулометрических характеристик материалов при их многократных пе-ресыпках в технологических схемах.- Автореф. дис... канд. техн. наук.- Чимкент.- 1983. С. 16.
x
xx
max
x
xmax x1 у
x
xmax x1
Кафедра пищевых технологий и холодильной техники
