ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Классификация потоков сыпучих материалов из "Аэродинамические основы аспирации " Второй этап - изучения аэродинамических процессов в потоке сыпучего материала с позиции динамики двухкомпонентного потока - был начат одним из авторов в Криворожском филиале ИГД АП УССР (ныне ПИИБТГ) в 1964 г. с решения задач по аспирации перегрузок нагретых материалов [51, 52, 36 . [c.38] Па Рт величина теплового давления в желобе, Па сумма к.м.с. желоба. [c.39] В настоящей работе на базе классических законов механики неоднородных сред раскрываются основные положения аэродинамики гравитационных потоков сыпучего материала применительно к потребностям практики обеспыливающей вентиляции. [c.39] Вначале построим применительно к потоку сыпучего материала математическую модель взаимодействия твердых частиц и воздуха, определим динамическую характеристику частиц сыпучих материалов, а затем сформулируем основные положения аэродинамики потока материала в закрытых желобах (решим одномерную задачу), раскроем закономерности формирования воздушного потока, эжектируемого струей сыпучего материала (рассмотрим двумерную задачу). [c.39] При этом используем ставший классическим комплексный метод исследований, включающий математическое моделирование, экспериментальное уточнение теоретических представлений и промышленную апробацию результатов исследований. [c.39] Математическое моделирование. Теоретическое описание механизма взаимодействия потока сыпучего материала и воздуха выполнено с помощью общих уравнений динамики гетерогенных сред ( см. Приложение I). В фундаментальных работах по механике таких сред дано математическое описание этого взаимодействия для ряда практических задач с несущей сплошной средой (жидкость или газ) и с перемещаемой или неподвижной дискретной средой (твердые частицы, капли жидкости, пузырьки газа). Это прежде всего потоки аэрозолей и суспензий, газовзвесей и газожидкостных смесей, это процессы псевдоожижения и фильтрации, пневмо- и гидротранспорт, это наноси и метели. Поток сыпучего материала и увлекаемого им воздуха следует рассматривать, как отдельный подкласс двухкомпонентных потоков, в которых несущей средой является дискретная среда из твердых частиц, а несомой - псевдосплошная дисперсионная среда (воздух). Потоки частиц под действием гравитационного поля Земли движутся ускоренно, а возникающие аэродинамические процессы малоактивны (скорость воздушных течений, как правило, меньше скорости частиц), что существенно отличает их от хорошо изученных дисперсных сквозных потоков при пневмо- и гидротранспорте. [c.39] При описании механики многокомпонентных потоков используется два методических подхода феноменологический, рассматривающий потоки гетерогенной среды как движение взаимопроникающих многоскоростных континуумов, и метод осреднения балансовых уравнений классической механики в пространственном и временном микромасштабах. [c.39] Экспериментальные исследования органически дополняли и уточняли математические модели изучаемых процессов, контролировали результаты теоретических исследований и, наконец, отвечали на те вопросы практики, где теория была беспомощна. В связи с этим опыты проводились в нескольких направлениях. [c.40] Во-первых, раскрывали основные закономерности взаимодействия частиц и воздуха, определяли количественно аэродинамические свойства отдельных частиц и их коллектива, а также теплообмен между компонентами в условиях ускоренного потока частиц. Этим исследованиям предшествовало изучение структуры потока сыпучего материала изменение объемной концентрации частиц в потоке, режимов движения в зависимости от конструктивных размеров желобов. Исследования этого направления выполнялись на экспериментальных установках с конструктивными элементами, выявляющими наиболее четко изучаемые процессы или служащими измерителями. Так, при изучении динамических характеристик потока частиц, их аэродинамики и теплообмена основным элементом являлся желоб с переменными углом наклона и поперечным сечением. Аэродинамические свойства отдельных частиц определялись измерением скорости витания в конической трубе, служащей одновременно и измерителем этой скорости. [c.40] Во-вторых, при экспериментальном уточнении физической модели динамического взаимодействия ускоренного потока частиц и воздуха осуществляли максимально возможное приближение к требованиям упрощающих допущений, положенных в основу теоретических положений. Требование одинаковости частиц по крупности и форме, равномерности распределения частиц в поперечном сечении потока, стабильности расхода материала привели к необходимости использования в качестве частиц капель воды, получающихся в результате медленного истечения жидкости из емкости через одинаковые по размеру капилляры, размещенные равномерно в днище емкости. Проверка математических моделей эжекции воздуха потоком твердых частиц осуществлялась в прямолинейных желобах с изменяющимся поперечным сечением и углом наклона. [c.40] В процессе транспортирования сыпучего материала при перегрузках естественно происходит его измельчение, что снижало качество экспериментов на установках с замкнутым циклом. Существенным отличием данной установки, определяющим высокое качество проводимых опытов, является возможность длительное время (при небольших расходах материала 1-2 часа) работать с материалом постоянной крупности. Обеспечивается это наличием емкого бункера, загружаемого значительным количеством материала. [c.41] Обеспыливание технологического оборудования выполняет аспирационная коллекторная система. Она включает аспирационные укрытия разных типов 9-13, разветвленную сеть воздуховодов, вертикальный призматический коллектор, тканевый фильтр 14, вентилятор 15 типа ВВД 11. Местными отсосами снабжены также бункер, загрузочная и разгрузочная части элеватора. Для регулирования объемов аспирации все местные отсосы снабжены дроссель-клапанами с электрическими приводами. Дистанционное управление технологическим и вентиляционным оборудованием и регистрация параметров производятся с пульта управления, оснащенного соответствующими приборами КИН. [c.41] В качестве объекта промышленной апробации разработанных средств аспирации были выбраны наиболее пыляш,ие производства обогаш,ение железных руд и окомкование железорудных концентратов. Последнее характеризуется к тому же разнообразием применяемого технологического оборудования и букетом выделяемых вредных примесей пыль, тепло, влага. [c.42] Апробация методов расчета производительности местных отсосов отдельных технологических узлов осуществлялась практически на всех фабриках горно-обогатительных комбинатов страны. [c.42] Внедрение комплекса средств повышения эффективности обеспыливающих систем, а также промышленные испытания и доводка систем были выполнены на фабриках окомкования Соколовско-Сарбайского и Лебединского ГОКов. [c.42] Нормативные материалы [79] также были использованы и при проектировании зарубежных объектов. Так, Уральским промстройНИИпроектом запроектированы аспирационные установки для металлургических заводов в Арнамехре (Иран) и в Хелуане (АРЕ). [c.43] Но отношению к источнику движения поток сыпучего материала и увлекаемого им воздуха будем рассматривать как отдельный подкласс двухкомпонентных потоков, характеризующийся тем, что несущей средой является дискретная дисперсная среда из твердых частиц, а несомой - псевдосплошная дисперсионная среда (воздух). В рассматриваемых потоках несущая среда - поток частиц - под действием гравитационного поля Земли движется ускоренно, а возникающие аэродинамические процессы малоактивны, что существенно отличает их от хорошо изученных сквозных дисперсных потоков при пневмо- и гидротранспорте. [c.43] В силу указанной специфики потоки сыпучего материала следует различать (рис. 1.9) по геометрии каналов, в которых движется поток материалов (I) по кинематике потока (Н) по активности динамического взаимодействия компонентов (Ш) по крупности и составу частиц (IV) по распределению объемной концентрации частиц в поперечном сечении потока (V) по температуре и влажности материала (VI). [c.43] В призматических желобах или трубах, для которых Пс = 1, как правило, возникает стержнеподобное движение эжектируемого воздуха, практически отсутствует градиент скорости как в продольном, так и в поперечном направлении. [c.44] Картина значительно изменяется, если ограждающие поток стенки удалить на значительное расстояние (Пс 0,1). Поток эжектируемого воздуха имеет явно выраженные градиенты скорости в обоих направлениях подобно свободной струе и отличающиеся от последней увеличением количества движения за счет сил межкомпонентного взаимодействия. Ввиду беспрепятственного подтекания окружающего воздуха внешней замкнутой циркуляции воздуха практически не наблюдается. В случае емкого желоба (0,1 Пс 1), в отличие от случая свободной струи, возникают восходящие замкнутые циркуляции, обеспечивающие подпитку струи эжектируемого воздуха. [c.45] Вернуться к основной статье