CC BY
3
Розшл III
ТЕЖНОЛОГ1Я ТА УСТАТКУВАННЯ ДЕРЕВООБРОБНИХ П1ДПРИ6МСТВ
УДК 66.045 Проф. Я.М. Ханик, д-р техн. наук; асист. Д.П. Ктдзера,
канд. техн. наук; доц. В.М. Атаманюк, канд. техн. наук - НУ "ЯъвЬвсъка полгтехтка "
СУШ1ННЯ П0Л1ДИСПЕРСН01 СУМ1Ш1 ВУГ1ЛЛЯ П1СЛЯ
ФЛОТАЦП
Представлено експериментальт дослщження сушшня полщисперсно! cyMimi вугшля шсля флотаци. Подано розраxyнковi залежноcтi для прогнозування процесу cyшiння в першому та другому умовних перiодаx.
Prof. Ya.M. Khanyk, assist. D.P. Kindzera; doc. V.M. Atamanyuk - National University "L'vivpolytechnic"
Drying polydispersive coal mixtures after floatation
Present experimental researches of drying polydispersive coal mixtures after floatation. Present computation dependences for prognostication of process of drying in the first and second conditional periods.
Постановка проблеми. На територи Укра!ни зосереджено значш запаси вугшля, яке застосовуеться як сировина у xiMi4rnft промисловосп та як паливо у народному господарствь Значна частина вугшля характеризуеться досить низькою теплотою згорання, високим вмютом домток, зольшстю та вологicтю. Для збшьшення теплотворно! здатноcтi вyгiлля шсля видобування вiддiляють вiд негорючо! шертно! маси на збагачувальних фабриках. Шсля флотацшних процеciв отриману полiдиcперcнy сумт вyгiлля висушують в обертових сушильних барабанах, що значно пiдвищyе cобiвартicть готового продукту, забруднюе довкiлля продуктами горшня палива i дабнодиспер-сною фракщею вyгiлля, яка утворюеться внаслщок стирання частинок при cпiвyдарах мiж собою та до cтiнок барабану.
Анал1з останшх дослщжень i публшацш. Доcлiдженню проблем су-шiння та використання низькосортного вугшля, значш запаси якого зосеред-женш у захщних регiонах Украши, приcвяченi наyковi роботи [1, 2], у яких обгрунтовуеться доцшьшсть його використання та дослщжуеться вплив окре-мих фракцiй на юнетику cyшiння. Однак практичний штерес мае cyшiння не
У^ашський дepжaвний лicoтexнiчний yнiвepcитeт
oкpeмиx фpaкцiй, a cyшiння пoлiдиcпepcнoï cyмiшi, яку oтpимyють нa гipни-чo-збaгaчyвaльниx фaбpикax пicля флoтaцiйниx пpoцeciв.
Mexa дocлiджeнь. Meтoю дaнoï poбoти e: yзaгaльнити peзyльтaти e^œ-pимeнтaльниx дocлiджeнь гiдpoдинaмiки тa кiнeтики фiльтpaцiйнoгo cyшiння oкpeмиx фpaкцiй i викopиcтaти oтpимaнi зaлeжнocтi для пpoгнoзyвaння кiнeти-ки cymirna пoлiдиcпepcнoï cyмiшi вyгiлля, яку oтpимyють пicля флoтaцiйниx пpoцeciв; змeншити eнepгeтичнi зaтpaти нa пpoцec; cкopoтити тpивaлicть cyшiн-ня (пopiвнянo з cyшiнням в oбepтoвoмy бapaбaнi); oтpимaти мaтepiaл з oднaкo-вoю кiнцeвoю вoлoгicтю; зpoбити пpoцec cyшiння eкoлoгiчнo чистим i змeнши-ти тexнoгeнний вплив гipничo-збaгaчyвaльниx фaбpик нa дoвкiлля.
Вугшля, якe пpoйшлo cтaдiю збaгaчeння i cyшитьcя в пpoмиcлoвиx yмoвax, e cyмiшшю чacтинoк
aгpaмa зa peзyльтaтaми гpaнyлoмeтpичнoгo aнaлiзy poзмipiв чacтинoк вугшля, щo yтвopюють пoлiдиcпepcнy cyмiш.
%
40-
35 H 30 25 20 H 15 10 5 -i
0 ршр1р1ршр»рж
0 1 2 3 4 5 6
7 S
9
10 3
10
Рис. 1. Дucnepcнuù склад збагаченого вугглля
Як видто iз p^. 1, пpoцeнтний вмicт фpaкцiй, дiaмeтp якиx мeнший нiж 1 мм оставить близькo 20 %, oднaк вплив циx фpaкцiй нa гiдpoдинaмiкy, a oтжe i кiнeтикy ^o^cy e знaчним, щo пoкaзaнo y po6o^ [3].
Пpoвeдeнi eкcпepимeнтaльнi дocлiджeння зaкoнoмipнocтeй фшк^у-вaння тeплoнociя кpiзь шap пoлiдиcпepcнoï cyмiшi вугшля пoкaзaли, щo зa-лeжнicть втpaт нaпopy вiд фiктивнoï швидкocтi фiльтpyвaння тaкoж мae mpa-бoлiчний xapa^ep, щo пoкaзaнo нa pиc. 2. Bcтaнoвлeнo, щo гiдpaвлiчний oпip пoлiдиcпepcнoгo шapy зaлeжить вiд вiдcoткoвoгo вмюту oкpeмиx фpaкцiй y ньoмy i бyдe зpocтaти зi збiльшeнням кiлькocтi фpaкцiй з нaймeншими poзмi-paми чacтин y йoгo cклaдi.
Для визнaчeння гiдpaвлiчнoгo oпopy шapy зepниcтoгo мaтepiaлy нaйчacтiшe зacтocoвyють зaлeжнicть Дapci-Beйcбaxa, piшeнням якoï e мoди-фiкoвaнe piвняння Epгaнa [1, 6]:
АР H -fflo
= A
ц-а
32 -s3
+B-
S-s3
-a0
(1)
23.9
а
1 2 3
АР, Па 90 0 0 7500 6000 -= 4500 Ч 3000 1500
0
0.00 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 ю0, м/с Рис. 2. Залежнгсть ггдравлгчного опору полгдисперсного шару вугглля вгд фгктивноЧ швидкостгруху теплоносгя. Полгдисперсна сумш, Т=318 К:
1 -Н=9010'3м, 2 -Н=7510-3м, 3 - Н=6010-3м, 4 - Н=4510-3м
АР Н■«„
Н ■ с
80000
75000
70000
65000
60000
55000
50000
0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 Юо, м/с
Рис. 3. Узагальнення результатгв ггдродинамгки полгдисперсноИ сумгшг вугглля
ргзног висоти шару:
АР Н
- = 77754 + 41935
Представивши експериментальш дослщження, зображеш на рис. 2, у координатах ^ = у(« ) (рис. 3), можна визначити нев1дом1 коефщенти А* 1 В*
Н ■«о 0
для полщисперсно! сумМ. В1др1зок, який вщтинае пряма лш1я на ос1 ординат
2
дор1внюе першш складовш А*= а ■ ^ а р1вняння (1), а тангенс кута нахилу
32 ■е3
прямо! до ос1 абсцис дор1внюе другому членов1 В*=в ■цього р1вняння. 3
8 ■е3
рис. 3 визначено значення коефщентш А* 1 В* та записане основне р1вняння для полщисперсно! сумМ (2), яка характеризуе втрати напору у пол1дисперсно-му шар1 з в1дсотковим складом окремих фракцш, представлених на рис. 1.
4
Укpaïнcький дepжaвний лicoтexнiчний yнiвepcитeт
-АР— = 77754 -ю0 + 41935 (2)
H -«о
Для oкpeмиx фpaкцiй вyгiлля, щo вxoдять у cклaд пoлiдиcпepcнoï cy-мiшi ми визтчили [4] зaлeжнicть кoeфiцieнтiв А* i В* в1д yмoвнoгo дiaмeтpa ^m^ero oб'eмним мeтoдoм) чacтин вyгiлля (А* = 19,5 - d-,'15 тa В* = 99 - d~l,S5) тa yзaгaльнюючe piвняння для вcix фpaкцiй вyгiлля (3):
АР 1П с j-1,15 , ПП J-0.S5 /-,4
—-= 19,5 - d-M + 99 - d-M -®о . (3)
H-®0
Пiдcтaнoвкa у цe piвняння cepeдньo звaжeнoгo дiaмeтpa пoлiдиcпep-croï cyмiшi нe дae змoги пpaвильнo визнaчити втpaти нaпopy у rnapi, щo то-яcнюeтьcя з oднoгo бoкy, вeликoю piзницeю мiж чacтинкaми (мaйжe у 20 paз d = 0,45 -10-3 м i d-M = S,7 -10-3 м ), a з iншoгo, тим, щo дpiбнi чacтинки зa-xoплюютьcя пoвiтpяним пoтoкoм i poзтaшoвyютьcя мiж вeликими, ущшьню-ючи пpи цьoмy чacтинy шapy, й icтoтнo збшьшуючи oпip пoлiдиcпepcнoгo шapy. Щoби викopиcтaти piвняння (3) для poзpaxyнкy втpaт нaпopy у толь диcпepcнoмy rnapi пeвнoгo фpaкцiйнoгo cклaдy, ми зaпpoпoнyвaли фopмyлy для poзpaxyнкy ycepeднeнoгo дiaмeтpa чacтин з ypaxyвaнням впливу кoжнoï фpaкцiï нa втpaти нaпopy у rnapi [5]:
1n
d-cep. = S Xi ^-м.^АР . (4)
100 - n i=1
Eнepгeтичнi зaтpaти пpи cyшiннi пoлiдиcпepcнoï' cyмiшi вyгiлля зaлe-жaть нe тшьки вiд гiдpoдинaмiчниx yмoв в пopиcтiй cтpyктypi шapy, aлe i вщ йoгo диcпepcнoгo cклaдy. Kiнeтикa cyrnrnra oкpeмиx фpaкцiй вyгiлля пpeд-cтaвлeнa у poбoтi [1], oднaк у витдку пoлiдиcпepcнoï' cyмiшi кiнeтикa бyдe мaти cвoï' ocoбливocтi.
Peзyльтaти дocлiджeння cyшiння у щiльнoмy шapi для piзниx виcoт шapy пoлiдиcпepcнoï' cyмiшi вyгiлля нaвeдeнo нa pиc. 4.
Як видго iз pиc. 4, ютетичш кpивi для виcoт rnapy вyгiлля вiд 45 -10-3 м дo 90-10-3 м xapaктepизyютьcя нaявнicтю пepioдy мexaнiчнoгo витштення тa винeceння вoлoги, пiд чac якoгo вoлoгicть мaтepiaлy змeншyeтьcя вщ 0,192 кг/кг дo 0,1 кг/кг, пepшим тa дpyгим yмoвними пepioдaми.
Для yзaгaльнeння кiнeтики cyшiння пoлiдиcпepcнoï' cyмiшi в пepшoмy yмoвнoмy œp^i ми викopиcтaли cиcтeмy дифepeнцiйниx piвнянь мaтepiaль-нoгo бaлaнcy тa ютетики cyшiння, peзyльтaтoм poзв'язкy якиx e:
W = W0 - (1 - 0,5 -1,4 - 10-1S - T5'6 - АР°>3S - H-0'7 - т - e-1S'94 H ) (5)
Для yзaгaльнeння пpoцecy cyшiння пoлiдиcпepcнoï cyмiшi y дpyгoмy пepioдi ми oтpимaли тaкe piвняння:
W0 -Wr„
, ч -37,5-N-(т--'—)
W = (WKP.- Wp.)-e N + Wp. (6)
W,
кг H2O кг cyxoгoмaтepiaлy
0.20
0.04
360
т, c
Puc. 4. Kmemurn cyшiння noлiдucnepcнoï cyмiшi eyгiлля, T=3l8 К: APC=5886 Па. l - H=45 l0-3м; 2 - H=60 l0-3м; 3 -H=75l0-3м; 4 - H=90 l0-3м
Ha pro. 5 пpeдcтaвлeнo кopeляцiйнy зaлeжнicть мiж eкcпepимeнтaль-ними тa poзpaxoвaними зa фopмyлaми (5) i (6) знaчeннями вoлoгocтi пoлiдиc-пepcнoï cyмiшi вyгiлля y пepшoмy тa дpyгoмy yмoвнoмy пepioдax. Аб^лютта вiднocнa пoxибкa нe пepeвищye 22 %, щo для пpoeктниx poзpaxyнкiв cyшиль-нoгo oблaднaння цiлкoм зaдoвiльнo.
BUCHOI^ON. К¡нeтичнi кpивi cyшiння пoлiдиcпepcнoï cyмiшi вyгiлля то-cять пpoмiжний xapaктep пopiвнянo з кiнeтичними ^ивими oкpeмиx фpaкцiй i ïx вигляд зaлeжить вiд пpoцeнтнoгo вмicтy oкpeмиx фpaкцiй y зaгaльнiй cy-шшь Oтpимaнi poзpaxyнкoвi зaлeжнocтi для пpoгнoзyвaння змiни вoлoгocтi в пepшoмy тa дpyгoмy yмoвниx пepioдax зaлeжнo вщ виcoти шapy, тeмпepaтy-pи, пepeпaдy тиcкiв i диcпepcнoгo cклaдy cyмiшi. Bcтaнoвлeнo, щo диcпep-cний cклaд впливae нa вeличинy мexaнiчнoгo витютеняя i винeceння вoлoги, якi вiдбyвaютьcя бeз зaтpaт тeплoвoï eнepгiï. 0.15
W
кг кг
0.12
0.09
0.0б
0.03
0.00
+ H=0.045 м
о H=0.06 м
♦ H=0,075 м
□ H=0,09 м
■ dP=1962 na
• dP=3924 na
А dP=5886 na
★ T=303 К
▲ T=318К
* T=333 К
* T=348К
0.00 0.03 0.06 0.09 0.12 0.15
W_, —
Puc. S. Kopeляцiйнa зaлeжнicmь мiжpoзpaxoeaнuмu зa фopмyлaмu (S) i (б) i eкcnepuмeнmaльнuмu знaчeннямu для noлiдucnepcнoï cyмiшi eyгiлля
0.16
0.12
0.08
0.00
3. Texнoлoгiя тa ycтaткyвaння дepeвooбpoбниx пiдпpиeмcтв
47
Украшський державний лкотехшчний ушверситет
Умовш позначення: А, В, А*, В* - коеф1ц1енти, як1 визначаються ек-спериментально, а - питома поверхня шару зернистого матер1алу, м2/м3; dyM. -умовний д1аметр частинок, м; H - висота шару зернистого матер1алу, м; n -к1льк1сть фракцш; N - швидк1сть суш1ння у першому умовному пер1од1, кг/кг-с Nap - стешнь впливу окремо! фракцп на г1дравл1чний оп1р стосовно фракцп, що мае найменший оп1р (d=(6,0^10)-10-3 м); Т - температура тепло-нос1я, К; W0 , W, WKp, Wp - в1дпов1дно, початковий, б1жучий, критичний та р1в-
кг H20 . ,
новажний вологовм1ст матер1алу, -2—; xt - процентний вм1ст фракцп у
кг с. м.
загальн1й сум1ш1; AP - втрата тиску, Па; ц - в'язк1сть пов1тря, Па • с ; р - гус-тина теплонос1я, кг/м3; s - в1льний об'ем, м3/м3; т - час суш1ння, с; ю0 - ф1к-тивна швидк1сть руху теплонос1я, м/с.
Лггература
1. Кшдзера Д.П., Ханик Я.М., Атаманюк В.М. Вплив дисперсного складу вугшля на кинетику суш1ння у щ1льному шар1// Наук. в1сн. УкрДЛТУ: Розробка сучасних технолог1й деревообробки. - Льв1в: УкрДЛТУ. - 2002, вип. 12.5. - С. 111-115.
2. Мисак Й.С., Омеляновський П.Й., Кравець Т.Ю. Економ1чна ефективн1сть ви-користання низькояккного твердого палива захщного рег1ону Укра'ни. Тези доповвд на м1ж-нар. наук.-техн. конференц. Енергоефективн1сть. - К., - 2002. - С. 113.
3. Сушшня паливних матер1алш у щльному шар1, як метод штенсиф1кацл та енергозбере-ження. Тези доповщ на (мжнар. наук.-техн. конференц. Енергоефективн1сть. - К., - 2002. - С. 93.
4. Юндзера Д.П., Ханик Я.М., Атаманюк В.М. Зернистий матер1ал. Гщродинамжа полщисперсного шару. Х1м1чна промислов1сть Украши. - 2002, № 6. - С. 38-42.
5. Кшдзера Д.П., Ханик Я.М., Атаманюк В.М. Вплив фракц1йного складу вуг1лля на г1дродинам1ку 1 кинетику суш1ння у щ1льному шар1// В1сник НУ "Льв1вська пол1техн1ка": Х1м1я, технология речовин та ïx застосування. - Льв1в: НУ "Льв1вська пол1техн1ка" - 2002, № 461. - С. 245-252.
6. Ханик Я.М. Фильтрационная сушка плоских проницаемых материалов. - Дис. доктора техн. наук. - Львов, 1992. - 401 с.
УДК 674.047 Проф. Я.1. Соколовський, д-р техн. наук; асист. М.В. Дендюк;
доц. Б.П. Поберейко, канд. техн. наук - УкрДЛТУ
МОДЕЛЮВАННЯ ДЕФОРМАЦ1ЙНО-РЕЛАКСАЦ1ЙНИХ ПРОЦЕС1В У ДЕРЕВИН1 П1Д ЧАС СУШ1ННЯ
Розглянуто математичну модель розрахунку двовим1рних деформац1йно-релак-сац1йних пол1в у висушуван1й деревин1. Методом ск1нчених елемент1в отримано чи-сельн1 розв'язки задач1 у випадку сталих коеф1ц1ент1в. Проанал1зовано вплив р1зних фактор1в на розпод1л деформац1йно-релаксац1йних пол1в деревини у процес1 конвективного суш1ння.
Prof. Ya.I. Sokolovs'kij; assyst. M. V. Dendyuk; doc. B.P. Poberejko - USUFWT
Modeling of deformation-relaxational process in drying wood
We have considered the mathematical model of calculation of the deformation-rela-xational fields in during wood. By the finite elements method we have obtained the numerical solution of the problem in case of constant coefficients. We have analyzed the influ-
48
Зб1рник науково-техшчних праць
