Разделения и очистки твердых

СЫПУЧИХ И ГАЗООБРАЗНЫХ

СИСТЕМ

Для разделения сыпучих материа­лов на фракции применяют просеива­ющие машины — сита. На ситах про­изводят и очистку сыпучих материа­лов от немагнитных примесей. Металломагнитные примеси отделяют от сыпучего материала в магнитных се­параторах. Для очистки газов, в том числе отходящих из аппаратов после сушки, применяют фильтры, аэро­циклоны, мокрые фильтры, а также электростатические фильтры.

Оборудование для просеивания. Процесс просеивания на ситах приме­няют для получения сыпучего мате­риала с оптимальной дисперсностью.

Через отверстия сит проходит часть смеси (проход), а другая часть (сход) задерживается. Сита бывают с пробитыми (штампованными) отвер­стиями в стальном тонком листе, пле­теные (из стальной или латунной круглой проволоки), тканые (из шел­ковых или синтетических нитей).

Пробивные сита изготовляют с круглыми или овальными отверстия­ми, плетеные — с квадратными или прямоугольными. Пропускная способ­ность сита

где F_o — площадь отверстий сита, м²; F —пло­щадь всего сита, м².

У пробивных сит ф < 50 %, плете­ных до 70 %. Проволочные плетеные сита обозначают по ГОСТу номерами, которые соответствуют (для квадрат­ных отверстий) числу миллиметров в стороне отверстия. Так, для сита но­мер 4 сторона отверстия (в свету) рав­на 4 мм.

На предприятиях мясной промыш­ленности сита применяют для просеи­вания мясокостной, костной и кровя­ной муки, альбумина, муки, соли, са­хара, специй и др. Для просеивания кормовой муки, шквары и альбумина применяют сита, барабанные и плос­кие.

Установка с вращающимся си­том — сито-бурат (рис. 9.146) смон­тирована на раме 6, на которой в подшипниках скольжения установлен вал 10. На валу закреплены коничес­кий барабан 1 и шнековый питатель 9. Конический барабан имеет две сту­пицы со спицами, к которым при­креплен каркас, обтянутый сеткой. Барабан приводится в движение от электродвигателя через ременную пе­редачу, ведомый шкив 4 которой ус­тановлен на консоли вала. В деревян­ном корпусе 2, где находится бара­бан, снизу расположены два короба 8 с электромагнитами 7. Поверхность барабана очищается щеткой 5, кото­рая приводится во вращение клиноременной передачей от вала 10. Просеи­ваемый продукт подают через люк в корпусе и шнековым питателем 9 на­правляют во внутреннюю полость ба­рабана. Проход очищается от метал­лических примесей электромагнитом 7 и выгружается через короба 8, а сход выводится через широкий торец барабана. Частота вращения бараба­на 1 с^¹. Производительность установ­ки 300...500 кг/ч.

Плоские сита бывают с колебатель­ным и вибрационным характером движения просеивающего органа.

Рис. 9.146. Сито-бурат:

1 — барабан; 2 — деревянный корпус; 3 — люк; 4 — ведомый шкив; 5 — щетка; 6 — рама; 7 — магнит; 8 — короб; 9 — шнековый питатель; 10 — вал

Плоское наклонное сито-встряхи-вателъ (грохот) (рис. 9.147) состоит из рамы 1, на которой с помощью ко­леблющихся рычагов 5 подвешены два параллельных короба с ситами 6 и 7. Сита состоят из пяти рамок, из­готовленных из сетки с отверстиями 3 мм. Сита приводятся в колебатель­ное движение от эксцентриков 8 че­рез тяги 3 и 4. Просеиваемый мате­риал подают одновременно на оба сита, мелкие частицы проходят через сито, попадают в короба и оттуда по­ступают на упаковку. Крупные части­цы возвращаются на повторное из­мельчение. Площадь сит 1,32 м², угол наклона 6°, амплитуда колебаний сит 20 мм, частота 5 Гц. Производитель­ность установки до 1000 кг/ч при мощности привода 2,2 кВт.

Для рассева сыпучих материалов на три фракции предназначены виб­рационные плоские цилиндрические сита типа СВ.

Рис. 9.147. Плоское наклонное сито-встряхиватель:

1 — рама; 2 — шкив ременной передачи; 3, 4 — тяги; 5 — рычаг; 6,7 — сита; 8 — эксцентрики; 9 — вал; 10 — подшипниковые опоры

Вибрационное сито СВ-0,6 (рис. 9.148) состоит из рамы 7, на которой с помощью упругих опор (резиновых или пружинных) закреплен дебаланс-ный вибровозбудитель 5 с круглой пли­той-основанием 9. Вибровозбудитель приводится во вращение от электро­двигателя 8 мощностью 0,75 кВ через упругую лепестковую муфту 6. К плите быстросъемными хомутами прикреп­лены три обечайки 1 наружным диа­метром 0,6 м с двумя каркасами 12, обтянутыми сеткой-ситом 15. От проги­ба в центре сита удерживаются винта­ми 11. Диаметры отверстий в верхнем сите больше, чем в нижнем.Просеиваемый продукт загружают через патрубок 13, он рассеивается на вибрующем сите, проход поступает на второе сито, а сход — наиболее круп­ная фракция — удаляется через пат­рубок 16. На второй секции самая мелкая фракция проходит вниз и выгружается через патрубок 4, а про­межуточная — через патрубок 3. Для исключения пыления все патрубки герметизируют резиновыми гофриро­ванными трубками 14. Частота коле­баний сит 2,8 Гц, амплитуда на на­ружном диаметре обечаек: горизон­тальная 2 мм, вертикальная 2,5 мм. Производительность установки в за­висимости от размера ячеек сита из­меняется от 0,01 до 0,3 м³/ч. Сита се­рии СВ изговляются с диаметром обечайки от 0,6 до 1,6 м и поверхностью сит 0,26...2,0 м². При этом мощность двигателя равна 0,75...3 кВт.Для уменьшения транспортных операций, экономии производствен­ных площадей и рабочей силы для обслуживания применяют агрегатиро-ванные установки, объединяющие узлы дробления и просеивания.

Рис. 9.148. Вибрационное сито СВ-0,6:

1 — обечайка; 2 — хомут; 3, 4, 16 — патрубки для разгрузки; 5 — вибровоз­будитель; б — лепестковая муфта; 7 — рама; 8 — электродвигатель; 9 — пли­та-основание; 10 — упругие опоры; 11 — винт; 12 — каркас; 13 — патру­бок для загрузки; 14 — резиновый герметизатор; 15 — сетки-сита

Дробильно-просеивающая установ­ка Я8-ФДБ показана на рис. 9.149. Она состоит из молотковой дробилки 4 и плоского наклонного сита 1, смонтированных на раме 2. Ротор дробилки приводится во вращение от электродвигателя 9 через клиноре-менную передачу 3, а эксцентрико­вый механизм сит — клиноременны-ми передачами через промежуточный шкив 5. Установка снабжена магнит­ным уловителем металлических при­месей. Производительность установки до 500 кг/ч при измельчении кусков обезжиренной и высушенной кости размером до 30 мм. Мощность элект­родвигателя привода 29,6 кВт.

Рис. 9.149. Дробильно-просеивающая установка Я8-ФДБ:

1 — сито; 2 — рама; 3 — клиноременная передача; 4 — молотковая дробилка; 5 — промежуточный шкив; 6 — пульт управления; 7 — загрузочная горло­вина; 8 — шкив привода сита; 9 — электродвигатель

Дробильно-просеивающая установ­ка УДП-750 показана на рис. 9.150. В ней объединены молотковая дро­билка 4 и вибрационное сито 6. Дро­билка установлена на раме 1 и приво­дится в движение электродвигате­лем 2 мощностью 22 кВт через повы­шающую клиноременную передачу 3. Вибросито устанавливают под дробил­кой на отдельном фундаменте и со­единяют с ней резиновым герметиза­тором 5.

Установка имеет производитель­ность до 750 кг/ч при начальном раз­мере кусков продукта 40 мм.

В дробильно-просеивающей уста­новке (рис. 9.151) дробление продукта происходит в вертикальной дробил­ке 8, рабочим органом которой слу­жат стальные фрезы 9, установлен­ные на пластинах, которые жестко закреплены на центральном валу. Вал приводится во вращение от электро­двигателя 11 через клиноременную пе­редачу 10. Измельченный продукт шнеком 12 подается в сито-бурат 7, приводимое во вращение от электро­двигателя 5 через цилиндрический редуктор 6. Просеявшаяся фракция попадает на магнитный сепаратор 14 с вибратором и далее на выгружаю­щий шнек 13. Привод шнека состоит из электродвигателя 1, цилиндричес­кого редуктора 2, цепной передачи 16 и червячного редуктора 15

Рис. 9.150. Дробильно-просеивающая установка УДП-750:

1 — рама; 2 — электродвигатель; 3 — клиноременная передача; 4 — молотковая дробилка; 5 — резиновый герметизатор; 6 — вибрационное сито; 7 — упругая опора; 8, 9, 10 — патрубки для разгрузки; 11 — за­щитный кожух

Рис. 9.151. Дробильно-просеивающая установка:

l_t 5, 11 __электродвигатели; 2, 6 — цилиндрические редукторы; 3 — рама; 4, 16 — цепные передачи; 7 —ситобурат; 8 — дробилка; 9 — фрезы; 10 — клиноременная передача; 12 — шнек; 13 — выгружающий шнек; 14 — магнитный сепаратор; 15 — червячный редуктор

Дробилъно-просеивающая установ­ка фирмы «Ритц» (США) показана на рис. 9.152. Дробление шквары в ней осуществляют молотками 9, шарнирно закрепленными на дисках 8 верти­кального вала 7. Вал установлен в двух подшипниковых опорах 2, 3 и муфтой соединен с валом электродвигателя 5.Шквара поступает через патрубок 4, проходит через зону дробления и цент­робежными силами выбрасывается че­рез отверстия решетки-сита 10, которое охватывает всю поверхность дробилки. Просеянная мука отводится через пат­рубок 1, а непросеянные крупные кус­ки по патрубку 11 поступают к верти­кальному шнеку 6, который транспор­тирует их в дробилку для повторного измельчения. Установки изготовляют производительностью 2200...5500 кг/ч при диаметре дробилки 205...510 мм и мощности электродвигателей приводов 20...67 кВт.

Для отделения от сырья металломагнитных примесей, попадание кото­рых в рабочие полости машин может привести к поломке их рабочих орга­нов или к значительному ухудшению качества продукции, на разных ста­диях технологических процессов при­меняют магнитные ловушки и сепара­торы. Используют постоянные магни­ты и электромагниты. Постоянные подковообразные магниты устанавли­вают в желобах и спусках, по кото­рым ссыпается мука. Металломагнитные примеси задерживаются, и их периодически счищают с поверхности магнитов.

Рис. 9.152. Дробильно-просеивающая установка фирмы «Ритц» (США):

1 — патрубок для выгрузки муки; 2, 3 — подшипни­ковые опоры; 4 — патрубок для загрузки шквары; 5 — электродвигатель; 6 — шнек; 7 — вал; 8 — дис­ки; 9 — молотки; 10 — решетка-сито; 11 — патрубок для возврата шквары; 12 — привод шнека

Электромагнитный сепаратор ДЛ1-С показан на рис. 9.153. Продукт в нем перемещается ленточным кон­вейером, состоящим из приводного 17 и натяжного 5 барабанов, на которые надета резиновая лента 8. Привод ба­рабана состоит из электродвигателя 22 мощностью 1,1 кВт, клиноремен-ной 21 и цепной 3 передач, червячно­го редуктора 1. Обечайку приводного барабана изготовляют из немагнитно­го материала. Внутри приводного барабана на осях 20 неподвижно установлен маг­нитный барабан, состоящий из сер­дечника 11, катушек 10, магнитопро-водов и обечайки 9. Катушки вклю­чают в сеть постоянного тока через выпрямитель. Магнитный барабан по­ворачивают внутри приводного бара­бана червячным механизмом 19 для создания лучших условий удаления примесей.Продукт подают в сепаратор через приемный бункер б, и он разравнивается по ширине ленты скребком 7. На ленте с боков продукт удерживается фартуками 12 и бортами 13. Магнито-металлические примеси удерживают­ся на металлических пластинах, при­крепленных к ленте, транспортируют­ся в зону, где исчезает магнитное поле, и выгружаются в сборник 16. Мука счищается щеткой 14 и попада­ет в бункер 15. Производительность установки до 5000 кг/ч.

Рис. 9.153. Электромагнитный сепаратор ДЛ1-С:

1 — червячный редуктор; 2 — станина; 3 — цепная передача; 4, 14 — щетки; 5 — натяжной барабан; 6 - приемный бункер; 7 — скребок; 8 — лента; 9 — обечайка; 10 — катушки; 11 — сердечник; 12 — фартук; 13 -15 — бункер; 16 — сборник; 17 — приводной барабан; 18 — алюминиевый диск магнитного барабана; 19 - червячный механизм; 20 — ось; 21 — клиноременная передача; 22 — электродвигатель

 

Электромагнитный сепаратор А1-ДЭС (рис. 9.154) устанавливают перед дробилками для извлечения ме-талломагнитных примесей из шква-ры. Он состоит из алюминиевой ста­нины 4, в которой на оси установлен барабан 8, обечайка которого изготов­лена из немагнитных материалов. Ба­рабан приводится во вращение от электродвигателя 1 мощностью 0,6 кВт через червячный редуктор 2 и цепную передачу 3. Окружная ско­рость на поверхности барабана 1 м/с. Внутри барабана установлен электро­магнит, состоящий из сердечника 13 и четырех катушек 9.

Продукт подают в приемный бункер 5, в котором предусмотрена зас­лонка 6, поворачивающаяся на оси и уравновешенная противовесом. При закрытом клапане рычаг проти­вовеса воздействует на конечный выключатель, который отключает электромагнит. Из бункера продукт попадает на барабан и далее в щель, ограниченную отражателем 10. Щель можно регулировать в преде­лах от 10 до 90 мм. Очищенный продукт поступает в бункер 14, а магнитные примеси счищаются щет­кой 12 и падают в ящик-сборник 11. Для уменьшения магнитного поля в зоне разгрузки примесей устанавли­вают экран 7.

Рис. 9.154. Электромагнитный сепаратор А1-ДЭС:

1 — электродвигатель; 2 — червячный редуктор; 3 — цепная передача; 4 — станина; 5 — приемный бункер; 6 — заслонка; 7 — экран; 8 — барабан; 9 — катушки; 10 — отражатель; 11 — ящик-сборник; 12 — щетка; 13 — сердеч­ник; 14 — бункер

 

Оборудование для очистки газов. Для очистки отработавшего в сушил­ке воздуха применяют матерчатые ру­кавные фильтры, аэроциклоны, мок­рые фильтры, а также электростати­ческие фильтры.

Матерчатые рукавные фильтры по­казаны на рис. 9.155, а. Фильтрую­щим элементом здесь служат рукава 13, изготовленные из шерстяной, хлопчатобумажной или синтетической ткани. Диаметр рукава 170...400 мм, длина до 3 м. Сверху рукава надева­ют на диски, которые подвешивают к рамке 11, а снизу крепят к отверсти­ям перегородки 16 нижней части 15 кожуха. Рукава помещают в средней части кожуха 12 и крепят вертикаль­ной тягой к двуплечему рычагу 3, который удерживается пружиной 4. Ось рычага закреплена в верхней час­ти 8 кожуха. В перегородке 10 вы­полнено отверстие, через которое от­водится очищенный воздух и подает­ся воздух для продувки фильтра. Отработавший воздух от сушилки поступает в фильтр по патрубку 14 во внутренние полости рукавов. В полос­ти средней части кожуха 12 отсасыва­ющим вентилятором создается разре­жение, поэтому воздух проходит че­рез ткань, а частицы на ней задер­живаются. Для удаления частиц периодически встряхивают рукава с помощью кулачка 5, который делает один оборот в несколько минут. Кула­чок нажимает на рычаг 1, соединен­ный с одной стороны тягой 2 с пружи­ной 4, а с другой — с рычагом 6, свя­занным с заслонкой 7. При этом зас­лонка поворачивается (рис. 9.155, б), перекрывает путь очищенному возду­ху и открывает путь продувочному. Далее при повороте кулачок отходит от рычага 1 (рис. 9.155, а), пружина разжимается, и рама с рукавами встряхивается. После этого заслонка 7 возвращается в исходное положение.

На рис. 9.155, в показана другая схема встряхивающе-продувочного механизма. Очищенный воздух отса­сывается через отверстие в бетонном корпусе кожуха, снабженном жалюзи 12. Рукава 14 фильтра подвешены на раме, прикрепленной к тяге 1, кото­рая упирается в цилиндрическую пружину 2, помещенную в стакан 3. Верхний конец тяги связан с рычагом 4, смонтированным на оси 9. На этой же оси установлен двуплечий рычаг И, соединенный тягой 13 с жалюзи 12. При повороте вала 8 кулачок 6 нажимает на ролик 5 рычага 4 и сжимает пружину 2. В это же время кулачок 7 надавливает на рычаг 11, который закрывает жалюзи и откры­вает крышку 10. Происходит продувка фильтра. Когда кулачок 6 соска­кивает с ролика, фильтр встряхива­ется.

В рукавных матерчатых фильтрах из воздуха удаляют до 98...99 % взвеси. В зависимости от требуемой производительности изменяют число, длину и диаметр рукавов. Скорость газа в фильтре должна составлять 1...2 м/с, температура при использо­вании шерстяных тканей — до 125 °С, хлопчатобумажных — до 90 °С.

Рис. 9.155. Матерчатый рукавный фильтр:

а — в режиме фильтрования: 1, 6 — рычаги; 2 — тяга; 3 — двуплечий рычаг; 4 — пружина; 5 — кула­чок; 7 — заслонка; 8, 12, 15 — соответственно верх­няя, средняя и нижняя части кожуха; 9 — ось; 10, 16 — перегородки; И — рамка; 13 — рукава; 14 —пат­рубок для подачи воздуха; б — в режиме встряхивания; в — вариант встряхивающе-продувочного механизма: 1 — тяга фильтров; 2 — пружина; 3 — стакан для пружины; 4, 11 — рычаги; 5 — ролик; 6 — кулачок; 7 — кулачок для перекрывания жалюзи; 8 — вал; 9 — ось; 10 — крышка; 12 — жалюзи; 13 — тяга; 14 — рукав фильтра

Аэроциклон конструкции НИИОГаза (рис. 9.156) очищает воздух без при­менения фильтров. Отработавший воздух поступает по патрубку 1, уста­новленному тангенциально в цилинд­рическом вертикальном корпусе 2. При этом струя воздуха приобретает вращательное движение, двигаясь спиралеобразно вниз. Центробежные силы в потоке отбрасывают к стенкам частицы, которые теряют скорость и оседают на дно. Внизу поток меняет направление, и по выхлопной трубе 4 и патрубку 5 очищенный воздух выводится из циклона. Расчетный пара­метр аэроциклона — диаметр цилинд­рической части D, а остальные разме­ры определяют из геометрических со­отношений по нормалям. По норма­лям НИИОГаза изготовляют циклоны диаметром D от 100 до 800 мм. Экс­периментально установлено, что при увеличении диаметра циклона сте­пень очистки газов уменьшается. По­этому для удаления частиц пыли раз­мером до 10 мкм применяют батарей­ные циклоны, в которых при общем вводном коллекторе соединяются до 120 циклонов диаметром от 100 до 250 мм. Подобная схема позволяет обеспечить высокий расход газа и хо­рошую степень его очистки.

Рис. 9.156. Аэроциклон конструкции НИИОГаза:

1 — патрубок для подвода воздуха; 2 — цилиндричес­кий корпус; 3 — бункер; 4 — выхлопная труба; 5 — патрубок для отвода воздуха

Степень очистки воздуха в цикло­нах не более 90 %, поэтому для пол­ной очистки в системе дополнительно устанавливают мокрые пылеуловите­ли-скрубберы, в которых поток возду­ха проходит через зону с мелкораспы­ленной водой. Скрубберы используют и для предварительного упаривания растворов.

В электрофильтрах поток воздуха, содержащего пылевидные частицы, проходит между коронирующим (от­рицательным) и пассивным (положи­тельным) электродами, включенными в сеть постоянного тока. Конструк­тивно различают трубчатые и камер­ные электрофильтры. В первых пас­сивный электрод выполнен в виде за­земленной трубы, по центру которой установлен коронирующий электрод в виде натянутой стальной или нихро-мовой проволоки. Во второй схеме пассивные электроды выполняют в виде параллельных металлических за­земленных пластин, а коронирую-щие — в виде проволок, натянутых между пластинами. При движении воздуха в зоне электродов частицы ионизируются, заряжаются и осажда­ются на положительном пассивном электроде, с которого периодически счищаются. Электрофильтры обеспе­чивают степень очистки до 98 %. Они работают на постоянном токе с напря­жением на электродах от 28 до 90 кВт, поэтому их опасно применять при очистке газовых смесей, дисперс­ные частицы которых могут образовывать при определенной концентра­ции взрывчатую смесь.

Основные расчеты. Исходными данными для расчета служат: началь­ный состав материала, количество и состав разделенных фаз материала, производительность оборудования.

Расчет сит. При расчете опре­деляют необходимую площадь поверх­ности сит, частоту и амплитуду их колебаний, мощность электродвигате­ля привода оборудования.

Материальный баланс процесса просеивания

G=G_np + G_c,     (9.348)

где G — масса исходного материала, кг; G_n)1 — масса прохода (материал нижнего класса), кг; G_c — масса схода (материала верхнего класса), кг.

Размер d наибольших частиц в ма­териале нижнего класса принимают равным величине отверстия сита I, через которое просеивают исходный материал, т. е. d = I. Масса этой час­ти в исходном материале равна Ga, где а — долевое содержание материа­ла нижнего класса (кг/кг). При про­сеивании материал нижнего класса не отделяется полностью и в сходе оста­ется его часть, равная G_cb, где b — долевое содержание материала ниж­него класса в сходе.

Тогда баланс материала нижнего класса при просеивании принимает вид

Ga =G_U + G_cb.    (9.349)

О полноте разделения при просеи­вании судят по фактору разделения Е, который определяют как отноше­ние массы прохода к массе материала нижнего класса в исходном продукте, выраженном в долях или процентах:

(9.350)

где Е — фактор разделения, кг/кг.

Учитывая, что G_n = G — G_c, a Ga = = G_C + (G — G_c) b, после подстановки в формулу и преобразований получаем фактор разделения (кг)

(9.351)

или (%)

(9.352)

Эффективность просеивания зави­сит от многих факторов: величины отверстия сита, скорости его движе­ния и угла наклона к горизонту, об­щего содержания нижнего класса в исходном материале и содержания «трудных частиц», толщины слоя ма­териала и др.

Просеивание частиц сыпучих мате­риалов нижнего класса проходит в две стадии: 1) прохождение частиц через слой материала к ситу; 2) про­хождение частиц через отверстия сит. Осуществление этих процессов воз­можно при встряхивании или вибра­ции слоя, когда происходят разрых­ление и сегрегация (расслоение по крупности) материала. Наиболее крупные частицы поднимаются на по­верхность слоя, а мелкие проходят к поверхности сита.

Установлено на практике, что час­тицы, размер которых меньше 3/4 размера отверстий сит /, легко отде­ляются и поэтому называются «лег­кими». Частицы размером, большим 3/4/, отделяются с трудом, и их назы­вают «трудными». Вероятность отде­ления частиц размером 0,81 составля­ет 0,04, размером 0,99Z — 0,0001.

Влияние угла наклона сита на ус­ловия прохождения частиц через от­верстие показано на рис. 9.157, а. Если частица d вертикально падает на сито, установленное под углом а к горизонту, то условия прохождения

Рис. 9.157. Схема для определения условий прохождения частиц материала в зависимо­сти:

а — от угла наклона; б — от скорости частицы

частицы записываются в виде

d = Icos a - hsin ос, (9.353)

где d — диаметр отверстия сита, м; h — тол­щина сита, м.

Если принять а = 45° и h = 0,51, то d = 0,35Z.

Таким образом, для получения продукта одинаковой крупности диа­метр отверстий сит должен быть больше.

На условие прохождения частиц вли­яет и скорость их движения. Так, если частица диаметром d (рис. 9.157, б) отрывается от края отверстия с на­чальной скоростью v, то она будет двигаться по параболе. Частица прой­дет через отверстие, если соприкос­нется с другим его краем в точке О_х. Предельная скорость (м/с) при этом должна быть равна

(9.354)

где g — ускорение свободного падения.

Для «трудных» частиц, у которых d = I, скорость v<0,05 Jd.

Скорость движения частиц матери­ала по поверхности сита определяет его производительность как транспор­тирующего средства, но высокие ско­рости неблагоприятно сказываются на эффективности просеивания. Опти­мальную скорость устанавливают, как правило, опытным путем.

Расчет плоских наклон­ных качающихся сит ведут с учетом их кинематической схемы (рис. 9.158).

Сито 3, подвешенное на подвесках 4, приводится в горизонтальное гар­моническое колебательное движение кривошипом 1 и шатуном 2. В зави­симости от угла поворота ср и угловой скорости со скорость v_c (м/с) и ускоре­ние а_с (м/с²) любой точки сита:

v_c = corsirup;

а_с = coVcoscp,      (9.355)

где г — радиус кривошипа, м.

В зависимости от положения кри-

Рис. 9.158. Кинематическая схема качающе­гося сита:

1 — кривошип; 2 — шатун; 3 — сито; 4 — подвески

вошипа изменяются величина и на­правление (знак) этих величин. Мак­симальное значение ускорения соот­ветствует углу ф = 0; 180 и 360°. Тог­да

«max = <»²Г.

Для просеивания необходимо, что­бы материал совершал относительное движение по поверхности сита. Час­тица, сила тяжести которой Р, будет перемещаться по поверхности сита,

если ее сила инерции Р_У[=—Ра, будет

о

больше силы трения F = цР cos а, где ц — коэффициент трения скольже­ния. В зависимости от направления ускорения силы инерции будут на­правлены вверх (Р_и) или вниз (/") вдоль поверхности сита; аналогично изменяется направление сил трения F и F'. При повороте кривошипа в / и IV квадрантах частицы будут дви­гаться вверх, а во II и III квадран­тах — вниз. Из условия, что Р_и > F, после подстановки значений и преоб­разований получим критическую час­тоту вращения (с"¹) кривошипа, при которой начнется движение частицы вверх (ф = 0),

(9.356) и движение вниз (ф = 180°)

(9.357)

где а — угол наклона сита к горизонту; р = arctg ц — угол трения.

Во II и III квадрантах возможны подбрасывание материала и отрыв его от сита. Частота вращения кривоши­па (с"¹), при которой в точке ф = 180° будет начинаться подбрасывание, рав­на

(9.358)

Для просеивания необходимо, что­бы материал скользил по поверхности сита и не отрывался от него. Тогда, учитывая, что щ всегда больше п₂, частота вращения кривошипа должна находиться в пределах

Пз ^ П > П\.

Производительность (кг/с) на­клонного качающегося сита, опреде­ленная по его транспортирующей спо­собности,

М = bhkvp,       (9.359)

где b — ширина сита, м; h — высота слоя ма­териала, м; k — коэффициент разрыхления; v — скорость движения материала по ситу, м/с; р — плотность материала, кг/м³.

Скорость движения материала со­ставляет 0,1...0,2 м/с. Толщину слоя материала на сите аналитически не рассчитывают, а определяют из экс­периментальных данных. Экспери­ментально определяют и длину сита, от которой зависят продолжитель­ность и эффективность процесса про­сеивания.

При ориентировочных расчетах производительность можно опреде­лить по экспериментально установ­ленной удельной производительности плоских сит, которая составляет око­ло 133 кг/(м² ■ с).

Максимальная мощность (кВт) привода для плоского сита

(9.360)

где т — масса качающейся части сита (без шатуна) и материала, кг; т) — КПД привода.

Размер отверстия сита, мм	0,16 0,2	0,3	0,4	0,6	0,8	2,0	5,0	8,0
Средняя удельная производи­тельность о ■ 104, mv(c ■ м2)	5,3  6,1	6,9	7,8	8,9	10,3	15,3	30,5	47,2

Среднее значение мощности, изме­няющейся по синусоидальному зако­ну,

(9.361)

Производительность (м³/с) вибра­ционного сита

M=qFk₁k₂k₃,    (9.362)

где q — удельная производительность сита, м³/(с ■ м²); F — площадь сита, м²; k_lt k₂, k₃ — опытные коэффициенты.

Коэффициент k₁ учитывает угол наклона а сита к горизонту. При а = 0 ftj = 1; при а = 10° k₁ = 0,5; при а = 15° ki = 0,8; при а = 20° k_x = 1,18; при а = 24° к_х = 1,54.

Коэффициент k₂ учитывает содер­жание частиц нижнего класса (%) в исходном материале. При содержании частиц 10 % k₂ = 0,58; 20 % — k₂ = 0,66; 30 % — k₂ = 0,76; 50 % — k₂ = 0,92; 70 % — k₂ = 1,08 и 90 % — k₂ = 1,25.

Коэффициент k₃ учитывает содер­жание в нижнем классе частиц с раз­мером, меньшим 1/2 размера отвер­стия сита. Так, при содержании та­ких частиц 10 % k₃ = 0,63; 30 % — k₃ = 0,82; 50 % — k₃ = 1,0; 70 % — k₃ = 1,18 и 90 % — k₃ = 1,37.

Для установок с двумя или более последовательно установленными си­тами лимитирующим по площади бу­дет последнее сито с самыми малыми отверстиями. Для остальных сит де­лают проверочный расчет.

Расчет вращающихся сит проводят с учетом того, что просеива­емый материал поднимается вместе с ситом на некоторую высоту и затем должен сползать по ситу.

Поэтому частота вращения бараба­на невелика и равна

п_б = (0,40...0,63)тг_кр,

где п_кр — критическая частота вращения бара­бана.

Производительность (кг/с) подоб­ной машины

M=pntgaylR³h³,   (9.363)

где р — плотность материала, кг/м³; п — час­тота вращения барабана, с"¹; а — угол накло­на обечайки к горизонту; R — радиус бараба­на, м; h — толщина слоя материала, м.

Толщина слоя h не превышает 0,05 м.

Производительность (кг/с) сита можно определить по удельной на­грузке на 1 м², которую, по опытным данным,     принимают     равной

q = 0,33...0,56 кг/(м² • с):

М =qF,

где F — площадь сита, м².

Мощность привода определяют по обычным для барабанных машин фор­мулам.

При расчете матерчатых фильтров определяют площадь их поверхности и мощность вентилято­ров.

Площадь поверхности (м²) матер­чатых фильтров

(9.364)

где V — производительность фильтра, м³/ч; Уу_Д — удельная производительность 1 м² филь­тра, м³/(ч • м²).

Для матерчатых фильтров из мит­каля F_yfl = 100 м³/(ч • м²), из бума­зеи — до 200 м³/(ч ■ м²).

В то же время площадь поверхнос­ти (м²)

F=nDLn,      (9.365)

где D — диаметр рукава, м; L — длина рука­ва, и; п — число рукавов.

Чтобы определить мощность вен­тилятора, рассчитывают сопротивле-

497

Значения q в зависимости от диаметра отверстий сит

ние фильтра движению воздуха (Па) H=qⁿk,       (9.366)

где q — удельная нагрузка ткани по воздуху, м³/(ч • м²); q = 1ОО...2ООм³/(ч м²); л и к~ коэффициенты, зависящие от вида ткани.

Для бязи п = 1,17; k = 3,24; для шерстяной байки п = 1,1; k = 4,97.

При расчете циклонов опре­деляющей величиной является его диаметр.

Диаметр циклона (м)

 (9.367)

где V — объемный расход газа через циклон, м³/с; р_г — плотность газа, кг/м³; 2; — коэффи­циент гидравлического сопротивления цикло­на; \ = 100..Л10; Ар — гидравлическое сопро­тивление циклона, Па.

д_Р = 0,5^_Рг,       (9.368)

где v_y — условная скорость газа в циклоне.

Контрольные вопросы и задания. 1. Что

такое проход и сход? Чем характеризуют про­пускную способность сита? Напишите баланс процесса просеивания. 2. Как устроены плос­кие наклонные сита? Что такое «легкие» и «трудные» частицы? 3. Что такое сито-бурат и как оно устроено? 4. Как устроены и работают вибрационные сита? 5. Для каких целей созда­ют агрегатированные дробильно-просеивающие установки? Какие виды установок вы знаете? 6. Назовите виды установок для выделения из продуктов металломагнитных примесей. 7. Как устроены матерчатые рукавные фильтры? Для чего периодически встряхивают рукава? 8. На каких принципах построена конструкция воз­душных циклонов? Как определить диаметр циклона? 9. Как определить мощность привода плоского сита? 10. Как рассчитать потребную площадь поверхности рукавных фильтров?

ПОТОЧНЫЕ

МЕХАНИЗИРОВАННЫЕ