Класифікація та пневмозбагачення сипких сумішей у гравітаційному пневмокласифікаторі

Abstract

Дисертаційну роботу присвячено моделюванню процесів класифікації та пневмозбагачення сипких сумішей у гравітаційному пневмокласифікаторі ромбічної форми, встановленню оптимальних режимних і конструктивних параметрів пневмокласифікатора, створенню методики інженерного розрахунку апарату для пневмокласифікації сипких сумішей різноманітних матеріалів. Експериментально визначено оптимальні параметри швидкості та витрати газового потоку, час дозавантаження і розвантаження завислого шару матеріалу в робочому об’ємі апарату. Запропоноване рівняння, що показує залежність часу дозавантаженні від відношення мінімального розміру крупної фракції частинок до мінімального розміру дрібної фракції частинок. Також експериментально визначено швидкості витання частинок і ефективність пневмокласифікації сипких сумішей різноманітних матеріалів. Проведено математичне моделювання гідродинаміки руху двохфазного потоку та процесів класифікації сипких сумішей, за допомогою якого отримано основні розрахункові залежності, що визначають швидкості руху газового потоку та одиночної частинки сипкого матеріалу та при їх взаємодії, а також ефективність вилучення дрібної або крупної фракції з суміші сипкого матеріалу. Проведені математичні розрахунки підтверджуються результатами експериментальних досліджень, що доводить адекватність математичної моделі стосовно розрахунку процесів пневматичної класифікації. Розроблено методику інженерного розрахунку гідродинамічних параметрів процесу пневмокласифікації. Запропоновані та захищені патентом України на винахід спосіб та пристрій для пневмокласифікації сипких матеріалів. Основні наукові результати дисертаційної роботи впроваджено в виробництво.

Диссертационная работа посвящена моделированию процессов классификации и пневмообогащения сыпучих смесей в гравитационном пневмоклассификаторе ромбической формы, установлению оптимальных режимных и конструктивных параметров пневмоклассификатора, созданию методики инженерного расчета аппарата для пневмокласификации сыпучих смесей различных материалов. Разработана физическая модель процесса пневмоклассификации сыпучих смесей в аппарате ромбической формы, которая объясняет условия разделения сыпучих смесей на отдельные фракции, формирование взвешенного слоя материала, а также циклический механизм дозагрузки и разгрузки взвешенного слоя. Экспериментально определены оптимальные параметры скорости и расхода газового потока, время дозагрузки и разгрузки зависшего слоя материала в рабочем объеме аппарата. Предложено уравнение, показывающее зависимость времени дозагрузки от отношения минимального размера крупной фракции частиц до минимального размера мелкой фракции частиц. Также экспериментально определены скорости витания частиц и эффективность пневмоклассификации сыпучих смесей различных материалов. Проведено математическое моделирование гидродинамики движения двухфазного потока и процессов классификации сыпучих смесей, с помощью которого получены основные расчетные зависимости, определяющие скорости движения газового потока и одиночной частицы сыпучего материала и при их взаимодействии, а также эффективность извлечения мелкой или крупной фракции из смеси сыпучего материала. Проведенные математические расчеты подтверждаются результатами экспериментальных исследований, что доказывает адекватность математической модели расчетов процессов пневматической классификации. Разработана методика инженерного расчета гидродинамических параметров процесса пневмоклассификации. Проведены сравнения основных типов пневмоклассификаторов на основании показателей – границы разделения и эффективности уноса мелкой фракции, которые показали более высокую эффективность пневмоклассификатора «ромбической» формы по сравнению с другими конструкциями аппаратов. Предложены и защищены патентом Украины на изобретение способ и устройство для пневмоклассификации сыпучих материалов. Основные научные результаты диссертационной работы внедрены в производство.

The dissertation is devoted to modeling of the classification processes and pneumatic separation of bulk mixtures in a gravitational pneumatic classifier of a rhombic shape; determining of the best operating conditions and design parameters of pneumatic classifiers; developing engineering calculation of the apparatus for pneumatic classification of the different bulk substances. One has experimentally determined the best parameters of velocity and gas flow consumption, the time of additional loading and discharge of the substance suspended layer in the working volume of the device. There is proposed an equation, which shows the dependence of the additional loading time on the proportion of minimal size of the coarse fraction to the minimal size of the fine fraction. One has also experimentally determined the velocity of particles hovering and efficiency of pneumatic classification of different substances. There has been performed a mathematical modeling of hydrodynamic motion of two-phase flow and classification processes of bulk mixtures by which one has received basic calculation dependences, which determine velocity of the gas flow and a single particle of bulk substance and their interaction as well as efficiency of the removal of fine or coarse fraction from the mixture of bulk material. Mathematical calculations are confirmed by experimental results, which proves the adequacy of the mathematical model for calculation of pneumatic classification processes. One has developed the methodology for engineering calculation of hydrodynamic parameters of the pneumatic classification process. The proposed device and classification method of carrying out the pneumatic classification are protected by the patent of Ukraine for invention. The main scientific results of the dissertation have been put into production.