Определение степени разрежения в помольной камере противоточной пневмоструйной мельницы Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК <21.926.086

В. Л. УВАРОВ

Белгородский государственный технологический университет км. Шухова

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТЕПЕНИ РАЗРЕЖЕНИЯ В ПОМОЛЬНОЙ КАМЕРЕ ПРОТИВОТОЧНОЙ ПНЕВМОСТРУЙНОЙ МЕЛЬНИЦЫ_

Представлена методика расчета, позволяющая определить значение разрежения за струей в помольной камере противоточной пневмоструйной мельницы. Показано влияние относительной высоты отводного патрубка, отношения скоростных напоров струи и отводящегося потока на создаваемое разрежение.

Создание нового поколения минеральных вяжущих материалов: вяжущих низкой водопотребности (ВНВ), тонкомолотых цементов (ТМЦ), быстротвер-деющих ттортландцементов (ПЦ) и шлакопортланд-цементов (ШПЦ), порошков, предназначенных для использования в качестве наполнителей при производстве пластмасс, резины, бумаги, эмалей, лаков, красок, керамики и других изделий, применяемых в строительстве, а также подготовка сырьевых материалов для их последующей переработки сопряжены с необходимостью тонкого измельчения.

В свете современных технологий для тонкого измельчения перспективны струйные мельницы. Они пока не нашли широкого применения в промышленности. Множество существующих конструкций струйных измельчителей часто несовершенны, что обусловливает противоречивые суждения о возможностях струйного помола.

Теория и практика эксплуатации различных типов струйных измельчителей выявила преимущества мельниц с противоточной помольной камерой. Они просты в конструктивном исполнении, характеризуются относительно невысоким расходом энергоносителя. Возможность работы мельницы в замкнутом цикле измельчения упрощает классификацию получаемых порошков и обеспечивает их заданные свойства.

Однако существующие теории расчета и конструирования противоточных струйных мельниц носят пока ещё незавершенный характер, что не позволяет эффективно использовать весь спектр их преимуществ из-за конструктивных недоработок. Анализ су-

ществующих способов разрушения частиц материала, теоретических и экспериментальных зависимостей изменения процесса измельчения от конструктивных параметров помольного блока, полученных при исследовании данного оборудования, а также указанные выше недостатки потребовали проведения дальнейших исследований в этом направлении.

Рассмотрим течение круглой струи в помольной камере и примыкающих к ней отводных патрубках при выдуве ее из разгонных трубок. Это течение носит сложный пространственный характер.

Так как предлагаемая конструкция помольной камеры с изменяемыми параметрами симметрична относительно осей 2, У [4] будем рассматривать истечение струи как бы из половины разгонной трубки и взаимодействие её с отводящимся потоком в области ограниченной стенкой и осью отводного патрубка. Тогда ширина струи вытекающей в помольную камеру будет равняться г .

Мы будем производить оценку величины разрежения за струёй, в одномерной постановке. Схема такого течения показана на рис. 1.

При решении задачи принимаются следующие допущения:

1) течение вне струи потенциально [ 1 ];

2) давление в зоне обратных токов за струёй постоянно;

3) «тело вытеснения», образованное струёй, имеет форму эллипса, а и Ь — полуоси эллипса (рис. 1);

4) направление скорости в струе в отводном патрубке близко к направлению отводящегося потока;

Рис. 1. К определению величины разрежения за струей: а) физическая картина; б) схема течения струи в помольной камере с изменяемыми параметрами

5) значение трения на стенках помольной камеры и отводных патрубков ничтожно мало.

Для определения характеристик течения в сечении 2 и 3 воспользуемся уравнением количества движения, записанным для сечений 1-3 и 2-3:

■и „

Ро

■совр,

——— = ¡У32 - (7, •

Ро

-ГТ

¿1 и0 и20, Г.,

(1)

(2)

где Р, — давление отводящегося потокав сечении 1, Па;

Р2 — давление отводящегося потока в сечении 2,

можно считать примерно равным давлению в зоне

обратных токов за струёй Р0, Па [2];

Р3 — давление отводящегося потока в сечении 3, Па;

р0 — плотность струи, кг/м3;

О0 — средняя скорость истечения струи, м/с;

и. — скорость отводящегося потока в сечении 1, м/с;

[Л, — скорость отводящегося потока в сечении 3, м/с;

и21 — скорость отводящегося потока в сечении 2, м/с;

и2Я — скорость струи в сечении 2, м/с;

гтр — радиус разгонной трубки, из которой вытекает

струя, м;

гп — радиус отводных патрубков, м; в— угол выдува струи в помольную камеру, град, В нашем случае q=90'.

При решении практических задач важным является знание траектории струи с примесью в помольной камере струйной мельницы. Исследования двухфазных струй, состоящих из смеси газа с твердыми частицами, показали [3], что наличие примеси твердых частиц существенно влияет на характеристики турбулентности струи. Струя под воздействием примеси становится значительно уже и дальнобойнее, чем однофазная струя, даже при учете увеличения её плотности за счёт наличия в ней примеси.

На основе схемы течения и изложенных выше соображений, модель течения в круглой струе может быть распространена и на случай струи переменной плотности, развивающейся в помольной камере с изменяемыми параметрами. В случае двухфазной струи плотность смеси газа и частиц измельчаемого материала можно определить из выражения;

Рем =Ро-(1+Ус»)'

(3)

где рв — плотность энергоносителя, кг/м3. уся — концентрация частиц, определяемая по формуле:

(4)

Р,-Р2 = 1/2,2-[;,2

Ро 2

Р,+Лг^,?/2 + Р2 | Ро-У,2 Р0-и21)2

(5)

(6)

игг„=и7г11, игг„+и0-гт1]=иугп,

(8)

где Л — ширина отводящегося потока над струёй до оси симметрии отводящего патрубка, м.

Совместное решение уравнений (1), (2), (5)-(8) после преобразований дает:

и,

(9)

где АР — разрежение за струёй, определяемое по формуле:

ДР =

2-(Р[-Р2)

(Ю)

А, "IV

Тогда также можно записать, что

и.

и,

ж -

Чо

1 + ЛР

(И)

ДР = 2л/Г+ДР+2-^^.

и, л

'и,4

и,

1 + ДР

и 2 Г V2 г„

}1 1 г„ ~ л/Г+АР '

(12)

(13)

Уравнение (12) для определения др можно упростить, учтя, что член (1 + АР)/2 под корнем правой части не превышает 10 % от первого члена. В результате получается простая формула для определения разрежения за струёй:

Ср — массовый расходизмельчаемого материала, кг/ч; С0 — массовый расход энергоносителя, кг/ч.

Теперь запишем уравнения Бернулли для потенциального отводящегося потока и для струи, течение которой тоже считаем потенциальным [ 1 ]:

1,5 1,7 1,9 2,1 2,3 2,5 2,7 2,9 3,1

Рис. 3. Зависимость разрежения за струей от относительной высоты отводного патрубка

АР, П» 160

-1^1,67

- г,=2,63 2.9

В свою очередь уравнения расхода для сечений 1-3 и 1-2 имеют вид:

Рис, 4. Зависимость разрежения за стру ей от скорости струи на входе в помольную камеру

Предлагаемая методика расчета позволяет вполне удовлетворительно оценить значение разрежения за струёй.

Из графиков, представленных на рис. 3 и 4, видно влияние относительной высоты отводного патрубка г' = {„¡¡тц и отношения скоростных напоров струи и отводящегося потока д = ■ио2)/(р1 ■и*) на разрежение.

Уменьшение отношения гп/гщ: приводит к существенному увеличению разрежения за струёй. С ростом д для заданного отношения гп/ттр разрежение также растет, при этом, чем меньше это отношение, тем интенсивнее этот рост. Увеличение степени ограниченности (уменьшение) приводит к большему искривлению контура «тела вытеснения» и, следовательно, к большему изгибу кривой траектории струи.

Библиографический список

1. Абрамович Г.Н., Гиршович Т.А., Гришин А. 1-1. К расчету разрежения за плоской струей и системой круглых струй, выдуваемых под углом к ограниченному сносящему потоку// Изв. вузов. Авиационная техника. - 1985. - №2. - С. 3-7.

2. Гиршович Т.А. Турбулентные струи в поперечпим потоке.

- М.: Машиностроение, 1993. - 256 с.

3. Лаатс М.К., Фришман Ф.А. О допущениях п, , [меняемых при расчете двухфазной струи // Изв. АН СССР. Ь/ЖГ. - 1970.

- №2. - С. 186-191.

4. Пат. 2188073 РФ, МПК'3 V/.С 19/06. Противогочимпомольная камера струйной мелы'чцы / B.C. Богданов, П.А. Уваров, А.Н. Потапенко, Д.В. Карпачёв. ' Б Булгаков; '.олгор. гос технол. акад. строит, матерлалов; Опу.': ч 03.02. Бюл. Ni 24.

УВАРОВ Валерий Анатольевич, кандидат технических uavï- доцент кафедры механического оборудования.

Поступила в редакцию 06.07.00. © Уваров В. А,

УДК 621.787

А. П. МОРГУНОВ Д. С. ЗВЕЗДИН

Омский государственный технический университет

Омский танковый инженерный институт

НАНЕСЕНИЕ ПОЛИМЕРНЫХ ПОКРЫТИЙ ПОД ДАВЛЕНИЕМ НА ВНУТРЕННЮЮ ПОВЕРХНОСТЬ ПОЛЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

В статье идет речь о применении различных способов нанесения покрытий на трибопо-верхности с целью повышения эксплуатационных свойств и надежности работы изделий.

В настоящее время для повышения эксплутацион-ных свойств и надежности работы изделий применяют различные способы паиесения покрытий на три-боповерхности, Практическое применение нашли способы осаждения покрытий из растворов и суспензий; газоплазменное и ионное напыление; струйное, вибрационное, вихре-вибрационное и нанесение покрытий в псевдоожиженном слое, электростатическом поле и др. [1, 2, 3, 4]

Покрытия из полимерных материалов применяют в основном в виде тонких защитных пленок из-за низкой и нестабильной прочности их сцепления с материалом изделия. Как известно, прочность сцепления покрытия с металлом определяется различными факторами, к числу которых относятся: адгезионные и когезионные свойства полимеров, а также наличие оксидных пленок и шероховатости поверхности детали.

Прочность покрытия зависит от механические свойств полимера и его плотности.

Предлагаемый способ нанесения расплавленных материалов на внутреннюю поверхность полых

цилиндрических изделий обеспечивает получение высокопрочного покрытия с заданной толщиной слоя и свойств, необходимых для работы трибопар в условиях граничного трения, при высоких тепловых, динамических и механических нагрузках.

Технологические особенности предлагаемого способа заключаются в том, что в отличии от известных способов нанесение покрытия выполняется в специальной прессформе, нагретой до температуры на 30-50 °С выше температуры плавления наносимого полимерного материала. Заполнение расплавом полимера зазора между стенкой пуансона и внутренней поверхностью цилиндра осуществляется под давлением 15-20 МПа, в течении 10-15 минут.

Затвердевание полимера происходит под тем же давлением, что создает благоприятные условия для формирования его плотной структуры и прочного сцепления с поверхностью металла.

Пример конструкции прргггЬпрмът и получения полимерного покрытия показан на рис. 1. .Матрица 1 прессформы имеет отверстие диаметром Д для установки полого изделия 2 и отверстие для неподвижной