CC BY
10рез электронагреватель 19. Реакционная масса поступает в установленный на верхней крышке РПА штуцер, через который обеспечивается ее поступление в распределитель, а затем переток на распределительную тарелку, с которой жидкая фаза поступает на контактные тарелки и в виде тонкой пленки стекает вниз. Пары ксилола движутся в обратном направлении. Для предварительного растворения готового олигомера используется промежуточный смеситель 22, снабженный гладкой рубашкой для подачи охлаждающей воды, мешалкой и конденсатором 23. Олигомер самотеком непрерывно стекает из РПА 16 в смеситель 22. Для охлаждения его имеется теплообменник 24. Растворитель непрерывно подается в смеситель дозировочным агрегатом 25 в тот же штуцер, что и олигомер. Приготовление лака, т.е. растворение полученного раствора и «постановка его на тип», а
также его очистка производятся традиционным способом.
ЛИТЕРАТУРА
1. Кочнова З.А., Фомичева Т.Н., Сорокин М.Ф. Ап-
паратурно-технологические схемы производства пленкообразующих веществ. М.: Химия. 1978. - 92 с.
2. Лучанский Л.Н., Гельперин Н.И. ЛКМ. 1966. № 1. С. 59-62.
3. Коршак В.В., Замятина В.Н., Бекасова Н.И. Вы-
сокомол. соед. 1959. Т. 1. №1. С. 1586-1589.
4. Коршак В.В. и др. Хим. наука и пром-сть. 1959. № 4. С. 546-547.
5. А.С. 978905 СССР. Б.И. 1982. № 45.
6. А.С. 1590092 СССР. Б.И. 1990. № 33.
7. Гоголев Ю.Г. и др. ЛКМ. 1993. № 2. С. 47-50.
8. А.С. 1762956 СССР. Б.И. 1992. № 35.
9. А.С. 1733891 СССР. Б.И. 1992. № 18.
10. Гоголев Ю. Г. и др. ЛКМ. 2002. № 5. С.12-15.
Кафедра машин и аппаратов химических производств, кафедра технологии композиционных материалов и полимерных покрытий
УДК 621.926
В.Б. ЛАПШИН, И.И. КОНЫШЕВ, Н.В. БОБРОВА, М.Ю. КОЛОБОВ
ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ В ДЕЗИНТЕГРАТОРЕ
(Ивановская государственная сельскохозяйственная академия) (E-mail: ivgsha@tpi.ru)
Получена феноменологическая модель процесса измельчения в дезинтеграторе. Выделены зоны активного измельчения и стагнации в процессе обработки материала в дезинтеграторе. Показана эффективность использования дезинтегратора при малых производительностях в разных технологиях.
Дезинтеграторы экономически выгодно использовать при максимальных производитель-ностях. Редко встречаются работы, в которых затрагиваются вопросы работы дезинтегратора (рис.1) при подаче материала на измельчение с малой производительностью.
Экспериментальное исследование работы дезинтегратора сводилось к измерению степени измельчения i кварцевого песка и мощности дезинтегратора АК представляющей собой разность между мощностью потребляемой дезинтегратором в процессе измельчения и мощностью холостого хода при разных производительностях Q и разных частотах вращения роторов п.
Результаты проведённых опытов представ-
лены на рис. 2,3 в виде функций ^,п) и АК^,п).
Сначала рассмотрим функцию ^,п). Уменьшение степени измельчения с ростом производительности дезинтегратора отмечено в литературе [1]. Эта зависимость аппроксимируется непрерывной функцией. Математическая обработка результатов опытов, проведенная нами, показывает, что при разбиении каждой кривой на два линейных участка (рис.2) достигается минимальное расхождение между результатами экспериментов и полученными уравнениями. Имея уравнения прямых, вычисляем значения степени измельчения в зависимости от частоты вращения роторов для следующих значений Q (40, 80, 120, 160, 250, 450, 700) и строим зависимость ^п) при разных значениях Q (рис.4).
Рис.1. Схема дезинтегратора с плоскими ударными элементами. 1- корпус; 2 - роторы; 3 - элементы ударные; 4 - валы трубчатые; 5 - питатели шнековые; 6 - отбойные планки; 7 -отверстие разгрузочное.
Рис.2. Зависимость степени измельчения от производительности дезинтегратора. 1 - п=113 об/с; 2 - п=92 об/с; 3 - п=63об/с.
Рис.3. Зависимость мощности дезинтегратора от производительности. 1 - п=113 об/с; 2 - п=92 об/с; 3 -п=63об/с.
Нетрудно убедиться в том, что для каждого значения Q из семи рассчитанных все точки функции ¡(п) располагаются достаточно близко к некоторой прямой с угловым коэффициентом к^). При этом все прямые как бы исходят из одной (размытой 40-42 об/с) точки с координатами (пД)=(41,1). На рис.5 показана зависимость углового коэффициента К прямых линий из графика (рис.4) в зависимости от производительности. На графике хорошо видно, что отрезок Q=[40, 700] делится на три зоны: зону активного измельчения, зону стагнации и промежуточную зону. Граница между двумя зонами соответствует производительности 210 кг/ч. На первом участке происходит измельчение в основном за счет «чистого» удара. На втором участке появляется влияние взаимного столкновения измельчаемых частиц материала. Полученные результаты наводят на мысль, что аппроксимация экспериментальной зависимости может иметь следующий вид: Щп) = 1 + ВД)(п - 41), (1)
где п > 41 об/с. При п < (1 = 1); п = 41 об/с - пороговое значение скорости дезинтегратора.
0,18
100 200 300 400 500 600 700 Пюноводитепьность дезинтегратора О, кг/ч
800
1^,п) =
(2)
Рис. 4. Зависимость степени измельчения от частоты вращения ротора.
Рис.5. Зависимость углового коэффициента от производительности при Q е [40, 700]. Точка А имеет координаты QA = 210 кг/ч, кА = 0.119.
Из всех аппроксимаций функции к^) предпочтём кусочно-линейную, так что полная аппроксимация функции имеет вид:
[1 + (-0.0003333 • Q + 0.1883) • (п - 41), если Q < 210 кг/час, 41 < п < 120 об/с, 1 + (-0.00003697 • Q + 0.1267) • (п - 41) если Q > 210 кг/час , 41 < п < 120 об/с.
Наибольшая ошибка не превосходит 8%.
Итак, формула (1) вполне пригодна для инженерных расчётов.
Теперь исследуем зависимость ДК^, п)
(рис.3).
Как видно из этого рисунка, с ростом производительности мощность, потребляемая мельницей на измельчение и перемещение материала, возрастает с уменьшением темпа роста (уменьшается тангенс угла наклона касательной к кривой).
Движение материала в дезинтеграторе при увеличении его производительности становится более стесненным. При этом длина свободного полета частиц материала уменьшается. На ударных элементах появляется подложка из измельчаемого материала, и доля свободного удара частиц об ударные элементы падает. Таким образом, с увеличением производительности мы получаем более крупный продукт (рис.2). Крупные частицы быстрее выносятся центробежными силами из дезинтегратора, падает количество тонкодисперсного материала, циркулирующего вместе с воздухом внутри дезинтегратора. Итак, с ростом производительности потребляемая мощность не растет пропорционально производительности, а растет пропорционально количеству материала находящегося в дезинтеграторе (рис.3).
От функции ДК^, п) целесообразно перейти к другой функции - к удельным энергозатратам \¥((),п) (рис.6).
150 300 450 600
Производительность О. кг/ч
750
Рис.6. Зависимость удельных энергозатрат от производительности. 1 - п=113 об/с; 2 - п=92 об/с; 3 -п=63об/с.
w(Q,n) = 3600
Д^,п)
Q
кДж/кг. (3)
(4)
Аппроксимация функции W(Q,n) имеет
вид:
W = -3,004• 10"^п + 4,876• 10-3п2 -
-1,475 • 10+ 0,0^ - 0,185п + 8,577
Наибольшая ошибка не превосходит 8,5%. Рассмотрим зависимость удельных энергозатрат приведенных к единице степени измельчения от производительности W(Q). Приведенные удельные энергозатраты практически не зависят от частоты вращения роторов, поэтому, вычислив среднее арифметическое значение, строим график (рис.7).
3,5 3
200 400 600 Производительность О, кг/ч
800
Рис.7. Зависимость приведенных энергозатрат от производительности.
Из графика можно сделать вывод, что удельные энергозатраты, приходящиеся на единицу степени измельчения, мало зависят от производительности дезинтегратора и равны 4±0,5 кДж/кг при измельчении кварцевого песка.
Таким образом, математическая модель процесса измельчения в дезинтеграторе построена. На основании ее можно сделать вывод, что с экономической точки зрения дезинтегратор необходимо эксплуатировать при возможно большей производительности. Остановимся на области малых производительностей, при которых основные энергетические расходы падают на холостой ход дезинтегратора. Целесообразно ли проводить какой-либо процесс при таких условиях?
Так, например, при раскрое металла с использованием плазменных установок для резки типа "Кристалл" образуется металлическая пыль, а также оксиды металлов, оксиды азота и углерода. Их необходимо удалить с рабочего места и не допустить выброса в атмосферу. Проблема улавливания, особенно оксидов азота, на предприятиях до настоящего времени не решена. Многие заводы идут по пути увеличения производительности вентиляционных установок, что снижает концентрацию вредных веществ до допустимых нормативных уровней, однако при этом количество этих веществ, поступающих в атмосферу, а затем в водный бассейн и на поверхность земли остается неизменным.
В одной установке можно совместить дезинтегратор и вентилятор [2]. В этом случае часть мощности холостого хода установки с точки зрения вентилятора становится полезной. Дезинте-граторная часть становится гидравлическим сопротивлением. При использовании установки в качестве мокрого пылеуловителя недостаток превращается в достоинство. Эффективность мокрых механических пылеуловителей определяется главным образом затратами энергии на осуществление процесса очистки [3]. Энергия соприкосновения в исследованном дезинтеграторе составила величину порядка 4,5 105 кДж/1000 м3, что на порядок выше значения, необходимого для достижения числа единиц переноса равного 10, соответствующего эффективности пылеулавливания 99,99%.
Одновременно с пылеулавливанием установка может использоваться и в качестве абсорбера для улавливания вредных газов, в частности оксидов азота. Дополнительная подача жидкости, необходимой для пыле- и газоулавливания - это дополнительные расходы электроэнергии для установки. Желательно, чтобы расход жидкости был
минимален при максимально возможной эффективности распыления. Этому условию соответствует первый участок зависимостей (рис.1,7). Проведены исследования по улавливанию оксидов азота из отходящих от промышленных установок газовых потоков раствором щелочи [4]. Установлено, что при значениях критерия Рейнольдса, превышающих 2105, остаточная концентрация оксидов азота после очистки в основном зависит от критерия Рейнольдса и величины орошения. При проведении опытов путем изменения сопротивления по газовому тракту добивались постоянства расхода воздушного потока независимо от частоты вращения роторов. Приняв, что процесс улавливания оксидов азота подчиняется одной и той же закономерности, независимо от порядкового номера рядов дезинтегратора, мы получили следующее выражение для расчетов остаточной концентрации оксидов азота:
С= к 3800_, (5)
Е Е Яе0,55 Q0,9 1=1 1
где С - остаточная концентрация оксидов азота мг/м3; Яе - критерий Рейнольдса на 1-ом ряду дезинтегратора; Q- расход абсорбента, л/ч; к- число рядов дезинтегратора.
Следует обратить внимание, что показатель степени при производительности равный 0,9 не случаен. Аппроксимация зависимостей (рис.3) степенной функцией дает усредненный показатель
степени, равный 0,898. Опыты проведены на дезинтеграторе с диаметром роторов 200 мм при частотах вращения роторов 50-100об/с, расходе 5% раствора щелочи 1- 30 л/ч и концентрациях оксидов азота, достигающих значения 20 мг/м3. При частоте вращения роторов дезинтегратора 100 об/с, расходе раствора КаОН 30 л/час, концентрации раствора СКаОН = 5 % удалось снизить остаточную концентрацию оксидов азота до значений ниже предусмотренной по нормативам ПДККО2 = 2 мг/м3.
ЛИТЕРАТУРА
1. Богородский А.В. Разработки конструкций и методов расчета интенсивных измельчителей дезин-теграторного типа.: Дис. канд. техн. наук. Иваново. 1982г.
2. Патент РФ № 2201279. Устройство для улавливания пыли и вредных газов. Ивановская государственная архитектурно - строительная академия. Авт. изобрет. Лапшина А.В., Гуюмджян П.П., Лапшин
B.Б. - заявлено 08. 06. 2000. №2000114626; опубл. в Б.И. 2003. №9. М.
3. Ужов В.Н., Вальдберг А.Ю. Очистка газов мокрыми фильтрами. М.: Химия. 1972. 248 с.
4. Лапшин В.Б., Невский А.В., Лапшина А.В. Применение мельниц дезинтеграторного типа в экологизации различных производств. //Тезисы док. 1 Международной н.-тех. конф. «Актуальные проблемы химии и химической технологии. (Химия -97). Региональный семинар. Экологические проблемы Верх.-Волжского региона.» - Иваново. 1997.
C. 112-113.
Кафедра технической механики
А.Н. ЕМЕЛЬЯНОВ
СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К ВЫБОРУ ОПТИМАЛЬНОГО ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО ПРОФИЛЯ ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИ ДЛЯ ОБЖИГА ЛЁГКОГО КЕРАМЗИТА
(Самарская государственная архитектурно-строительная академия)
Изложен системный подход к выбору оптимального геометрического профиля вращающейся печи для обжига легкого керамзита.
При нагревании гранул полуфабриката керамзита при температурах, соответствующих кривой обжига Т=Т(х) во вращающейся печи до зоны вспучивания происходит постепенное и последо-
вательное снижение массы и объёма гранул, что приводит к незначительному увеличению их объёмной массы. Однако у гранул, полученных из монтмориллонитового или монтмориллонитово-
