CC BY
33Решетневские чтения. 2018
УДК 676.1.054.1
УСТАНОВКИ БЕЗНОЖЕВОГО РАЗМОЛА ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ
И. С. Тихонов, В. А. Кожухов*, Ю. Д. Алашкевич
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
*Е-шаЛ: vkozhukhov@mail.ru
Приведен литературный обзор установок безножевого размола волокнистых материалов.
Ключевые слова: безножевой размол, гидродинамические пульсации давления, кавитационный эффект, струя-преграда, пластины-резонаторы.
INSTALLATION OF BOTTOM-FREE FIBER MATERIALS
I. S. Tikhonov, V. A. Kozhukhov*, J. D. Alashkevich
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: vkozhukhov@mail.ru
A literature review of the installation of knife-free grinding offibrous materials is given.
Keywords: knife-free grinding, hydrodynamic pressure pulsations, cavitation effect, jet-barrier, plate-resonators
В современной промышленности целлюлозно-бумажного производства известно множество конструкций установок традиционного размола волокнистых материалов. К ним относятся массные роллы, дисковые и конические мельницы, которыми оснащены большинство предприятий целлюлозно-бумажного промышленности и производства волокнистых плит. Наряду с особенностями эксплуатации машин безножевого размола известно что на них не целесообразно размалывать вторично отходы бумажных производств, в частности макулатуру. Для этих целей желательно использовать установки безножевого размола, к которым относятся: роторно-пульсационные и кави-тационные аппараты и др. [1].
В роторно-пульсационной мельнице рабочие поверхности ротора и статора удалены друг от друга на такое расстояние, что непосредственного соприкосновения этих поверхностей при размоле не происходит (рис. 1).
Рис. 1. Роторно-пульсационные мельница: 1 - крутой конус; 2 - первое кольцо статора; 3 - второе кольцо статора; 4 - размалывающее кольцо статора
Основной размалывающий эффект в роторно-пульсационных аппаратах объясняется гидродинамическими пульсациями давления, возникающими в результате периодического увеличения и уменьшения площади живого сечения протекающей массы. При этом та часть массы, протекающая с сравнительно большой скоростью, которая в этот момент находится в рабочей зоне, подвергается чередующимися сжатием-разряжением под действием гидродинамических ударов, такие воздействия на массу приводят к ее эффективному диспергированию и рафинированию [1].
В установке «струя-преграда» [2] размол происходит за счет усилия от касательных напряжений сдвига при протекании суспензии через отверстие насадки, силы лобового удара струи о преграду и силы растекания суспензии по преграде (рис. 2).
Известно, что бумага, полученная из волокнистых материалов, предварительно обработанных безножевым способом, оказывается значительно прочнее, нежели бумага из волокон после ножевого размола.
Одним из аппаратов предназначенным для размола является гидродинамический генератор (рис. 3). Пакетный генератор представляет собой корпус, к котором помещен блок сопел и пакет пластин-резонаторов. Обрабатываемую волокнистую суспензию подают в аппарат насосом, где она распределяется в блоке сопел и с большой скоростью вытекает на пластины-резонаторы. Волокнистая суспензия, обработанная в генераторе, обладает высокими механическими показателями по сравнению с массой, обработанной в различных ножевых мельницах [3].
В упомянутом выше аппарате периодические колебания пластины-резонатора происходят под действием струи жидкости, вытекающей под давлением из сопла на клинообразный конец пластины.
Комплексная переработка возобновляемого сырья
Рис. 2. Схема установки «Струя-преграда»: 1 - камера гидродинамического размола; 2 - трубопровод возврата; 3 - раструб; 4 - насадка; 5 - емкость; 6 - всасывающий клапан; 7 - выпускной клапан; 8 - рабочий цилиндр; 9 - приводной цилиндр; 10 - рама
Струя жидкости, ударяясь о заостренную кромку пластины, срывается и образует вихри, следующие один за другим по обеим сторонам пластины. Периодически изменяющееся давление в зоне вихрей вызывает периодические незатухающие колебания, которые осуществляются за счет сил упругости, возникающих при изгибе пластины. При этом геометрические размеры и форма пластины определяют частоту и амплитуду колебаний [4].
Рис. 3. Схема пакетного гидродинамического реактора:
1 - корпус; 2 - блок сопел; 3 - пластины резонаторы
Преимуществом такого аппарата является возможность использования его для коротковолоконной целлюлозы из лиственных пород древесины и однолетних растений, так как аппараты с рубящим эффектом обязательно произведут укорочение и без того коротких волокон, что приведет к снижению механических показателей готовой продукции и затруднит изготовление бумаги быстроходных машинах, в силу малой прочности сырого бумажного полотна [5].
Рассмотрев существующие аппараты безножевого размола, можно сделать вывод о целесообразности дальнейшего изучения установок такого типа.
Библиографические ссылки
1. Корда Ж., Либнар З., Прокоп Ю. Размол бумажной массы. Лесная промышленность. 1967. 421 с.
2. Алашкевич Ю. Д., Марченко Р. А., Реше-това Н. С. Процесс безножевой обработки волокнистой суспензии в установке «струя-преграда» // Химия растительного сырья. 2009. № 2. С. 157-163.
3. Бывшев А. В., Савицкий Е. Е., Механическое диспергирование волокнистых материалов. Красноярск : Изд-во Краснояр. ун-та. 1991. 216 с.
4. Пат.2026912 Российская Федерация, МПК: D21D1/34, B02C19/06. Устройство для размола волокнистых материалов / Веретнов А. К., Бывшев А. В. № 5027114/12, заявл. 11.02.1992; опубл. 20.01.1995.
5. Бывшев А. В. Исследование процессов размола волокнистых материалов на пакетном гидродинамическом генераторе и разработка его кнструкции : дис. ... к-та техн. наук Красноярск : СибТИ, 1971. 173 с.
References
1. Korda Zh., Libnar Z., Prokop Ju. Razmol bu-mazhnoj massy. Lesnaja promyshlennost'. 1967. 421 р.
2. Alashkevich Ju. D., Marchenko R. A., Reshe-tova N. S. Process beznozhevoj obrabotki voloknistoj suspenzii v ustanovke «struja-pregrada» // Himija ras-titel'nogo syr'ja. 2009. № 2. Р. 157-163.
3. Byvshev A. V., Savickij E. E., Mehanicheskoe dispergirovanie voloknistyh materialov. Krasnojarsk : Izd-vo Krasnojar. un-ta. 1991. 216 р.
4. Pat. 2026912 Rossijskaja Federacija, MPK: D21D1/34, B02C19/06. Ustrojstvo dlja razmola voloknistyh materialov / Veretnov A. K., Byvshev A. V. № 5027114/12, zajavl. 11.02.1992; opubl. 20.01.1995.
5. Byvshev A. V. Issledovanie processov razmola vo-loknistyh materialov na paketnom gidrodinamicheskom generatore i razrabotka ego knstrukcii : dis. ... k-ta tehn. nauk. Krasnojarsk : SibTI, 1971. 173 р.
© Тихонов И. С., Кожухов В. А., Алашкевич Ю. Д., 2018
