CC BY
17
УДК 735.29.(32)
Козлова О.А., Харитонов А. О.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО АНАЛИЗА СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ ПРОЦЕССА ЕГО РАССЕВА
Козлова Оксана Александровна, магистранка1курса факультета Инженерной химии РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва.
Харитонов Александр Олегович, профессор, докт. тенх. наук, заведующий кафедрой стандартизации и инженерно-компьютерной графики РХТУ им. Д. И. Менделеева, г. Москва, e-mail: aharitonov@muctr.ru
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия
125047, Москва, Миусская площадь, дом 9
В работе представлены результаты исследования процесса рассева слоя сыпучегоматериала в вибрационном сите. На основе численного моделирования по методу конечных элементов выявлено разделение сыпучего материала на слои по величине скорости продвижения частиц. Выполнен анализ влияния величины амплитуды колебания сита на формирование установившегося процесса рассева.
Ключевые слова: сыпучая среда, рассев, вибрационное сито, численный метод конечных элементов.
USING THE RESULTS OF THE METROLOGICAL ANALYSIS OF SAUCERMETERS TO OPTIMIZE ITS SIEVING
Kozlova Oksana Alexandrovna , Kharitonov Alexander Olegovich
D.I. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia.
The paper presents the results of a study of the sieving process layer saucermeters in a vibrating sieve. On the basis of numerical simulation by the finite element method revealed the separation of the bulk material in the layers to the velocity of advance of the particles. The analysis of the impact of the amplitude of the vibrations of the sieve on the formation of the steady-state separation process.
Key words: granular medium, sieving process, vibrating sieve, numerical method of finite elements.
Одним из наиболее распространенных способов сухого разделения на фракции по размерам частиц сыпучего материала является его просеивание в вибрационных ситах. К преимуществам применения сит в сравнении с вибрационными грохотами является достижение 100% рассева, т.е. в надрешетном продукте исключено присутствие подрешетного. Соблюдение этого требования является безусловным при разделении на фракции, например, слоя необработанных алмазов. Оборудование, используемое для рассева небольших по объему порций сыпучего материала, такое как вибросито ANALYSETTE 3 PRO, не является высоко энергонасыщенным, поэтому достижение минимума временных затрат на осуществление рассева направлено на сокращение времени подготовительных работ, предшествующих основному технологическому процессу обработки алмазов.
Единственной возможностью оптимизации процесса рассева с использованием указанного оборудования является выбор величины амплитуды вертикального колебания сита. Автоматический контроль амплитуды колебаний осуществляется в пределах 0,1 - 3 мм. Изучение влияния амплитуды колебаний на протекание рассева слоя сыпучего материала в виброситах и выбор величины амплитуды составляют предмет исследований, результаты которого представлены в данной работе.
Для изучения влияния величины амплитуды вертикального колебания сита на протекание
процесса рассева выполнено его моделирование по методу конечных элементов с использованием программного пакета ANSYS 5/5 ED. По результатам моделирования установлено, что процесс рассева протекает в три этапа: начальный, установившийся и конечный. Начальный этап (рис. 1, а) характеризуется возникновением наименьших значений скоростей вертикального перемещения части вдоль боковых стенок сит и наибольших - в его центральной части. При этом вертикальная компонента скорости продвижения к просеивающей поверхности сита частиц обратно пропорциональна их размерам.
В результате такого направленного движения частиц с различной скоростью происходит расслоение сыпучего материала по размерам частиц и переход процесса к его наиболее продолжительному установившемуся этапу рассева (рис. 1, б). Количество слоев частиц, которое может быть представлено в модели, определяется наперед заданной точностью решения. После разделения материала на слои происходит наиболее интенсивный отсев частиц минимального размера из нижнего слоя, непосредственно контактирующего с просеивающей поверхностью сита.
Последовательным истощением слоев в направлении обратном продвижению частиц процесс достигает своего конечного этапа, когда толщина слоя материала соизмерима с размером ячейки сита на просвет. Этот этап по времени краток и существенного влияния на рассев не оказывает.
а)
б)
Ш _
Ш _
Ш _
Ш
ш
ПП _
ш _
-5.162 -5.116 5.07 5.024 4.973 -4.932
-4.666
4.04
4.795 -4.749
Рис. 1. Изолинии поля скоростей частиц материала, 10 м/с: а - начальный этап рассева; б - установившийся этап рассева
Сопоставление картин изолиний полей скоростей частиц на различных этапах рассева позволяет сделать вывод о том, что с переходом от начального к установившемуся этапу скорости частиц материала изменяются от верхних слоев к нижним с достижением своего максимума в центральной части каждого из них. Кроме того, в верхнем слое наблюдается выравнивание скоростей частиц по всей ширине рассева. При этом отсутствует монотонность изменения величины скоростей частиц материала по его толщине в вертикальном направлении (рис. 2).
величины амплитуды колебания сита вибрация может, как ускорить, так и замедлить процесс рассева. Выбор величины амплитуды колебания зависит от усредненной массы частиц материала, а случае его однородной плотности - от их средних геометрических размеров. Поэтому для оптимизации процесса рассева необходимо предварительно по известной методике [1]произвести метрологический анализ выборочной из всего его объема пробы сыпучего материала.
Величины амплитуды колебания сита для размерного ряда частиц определяются
экспериментально по результатам предварительно поставленных опытов с использованием методов планирования экспериментов.
Результаты проведенного анализа позволили сделать следующие выводы:
1. Процесс рассева сыпучего материала протекает в три этапа.
2. В результате направленного движения частиц с различной скоростью происходит расслоение сыпучего материала по размерам частиц.
3. Выбор величины амплитуды колебания при однородной плотности материала зависит средних геометрических размеров его частиц.
Рис.2. Скорость V частиц по толщине 8 рассева
В результате воздействия при рассеве вибрационного поля на сыпучий материал увеличивается скорость движения его частиц относительно друг друга. При этом в зависимости от
Список литературы
1. Морозов А.Н., Глаголев К.В., Дворук С.К. и др. Универсальный гранулометрический комплекс// Наука производству. - 1999. - №3. -С.43-45.
