Разработка научных основ процессов формирования фракционных массопотоков в технологических системах измельчения

• Автор: Смирнов, Станислав Федорович
• Шифр специальности: 05.02.13, 05.17.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 266 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Технологические системы измельчения, их назначение и

основные схемы.

1.2. Современные математические модели измельчения, их

возможности прогнозирования и формирования фракционных массопотоков.

1.3. Функции измельчения.

1.4. Характеристики движения материала в мельнице

1.5. Роль классификаторов в формировании рецикла.

1.6. Теория цепей Маркова как средство моделирования и расчета

1.7 Постановка задачи исследования.
2. КИНЕТИКА ПЕРИОДИЧЕСКОГО И НЕПРЕРЫВНОГО ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ
2.1. Ячеечные модели кинетики периодического и непрерывного
измельчения и их соответствие уравнениям баланса.
2.2. Нелинейные эффекты при измельчении
2.2.1. Функция распределения энергии.
2.2.2. Влияние фракционного состава мелющих тел на селективную
функцию измельчения
2.2.3. Вид селективной функции в мельницах самоизмельчения
2.2.4. Влияние количества мелющей и измельчаемой загрузки на кинетику измельчения.
2.3. Расчетноэкспериментальное восстановление матрицы
измельчения
2.4. Экспериментальные исследования кинетики измельчения и идентификация ячеечной модели струйной мельницы кипящего
2.5. Выводы по главе 2
3. КИНЕТИКА КЛАССИФИКАЦИИ
3.1. Ячеечная модель классификации и ее связь с кривой
разделения классификатора
3.2. Кинетическая модельклассификации.
3.3. Расчетно экспериментальное исследование гравитационной
классификации в струйной мельнице кипящего слоя
3.3 Выводы по главе 3
4. ПОТОКИ МАТЕРИАЛА В ОТКРЫТОЙ ТСИ И УПРАВЛЕНИЕ ИМИ
4.1. Ячеечная модель движения материала и ее экспериментальная
проверка.
4.2. Разгрузочная характеристика мелышцы и ее влияние на
кинетику измельчения.
4.3. Экспериментальные исследования измельчения при различных
разгрузочных устройствах.
4.4. Расчетно экспериментальное исследование движения
материала в вибромельнице
4.5. Выводы по главе 4
5. ФОРМИРОВАНИЕ МАССОПОТОКОВ И ФРАКЦИОННОГО СОСТАВА В ТСИ ЗАДАННОЙ СТРУКТУРЫ
5.1. Ячеечная модель измельчения в ТСИ замкнутого цикла
5.2. Ячеечная модель измельчения в трубных мельницах с
многопродуктовым классификатором.
5.3. Обобщенная ячеечная модель при совмещенном протекании
процессов измельчения и классификации. Универсальный алгоритм построения модели.
5.4. Выводы по главе 5.
6. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ
6.1. Метод расчета ТСИ сложной конфигурации и система его
компьютерной поддержки.
6.2. Пример расчета и оптимизация замкнутого цикла измельчения
цемента
6.3. Разработка системы оптимального управления питанием
трубных мельниц
6.4. Реализация селективного дробления для обогащения
разнопрочных компонентов.
6.5. Внедрение результатов работы в промышленные технологии.
6.5.1 Изменение рабочих параметров технологической системы
измельчения абразивных материалов
6.5.2 Система управления питанием шаровой мельницы
технологической схемы измельчения мела в линии производства высокодисперсных паст
6.5.3 Реконструкция технологической системы измельчения гранул
полиэтилена
6.6. Выводы по главе 6.
ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Основы теории разрушения, сведения о современных математических моделях измельчения, области их применения для описания, оптимизации и управления процессом измельчения рассмотрены в работах [1-, —0]. Несмотря на то, что за последние десятилетия основные положения о физике измельчения, относящиеся к механике разрушения, основанные на модельных представлениях измельчаемых тел практически не изменились, сам процесс измельчения в технологических системах измельчения до сих пор, хотя имеются многочисленные экспериментальные и теоретические работы в этом направлении, является недостаточно изученным процессом. Основная причина этого явления заключается в сложности установления соответствия тестовых условий нагружения отдельной модельной частицы и частицы, находящейся в потоке измельчаемого материала, имеющего свободную поверхность или в стесненных условиях. Кроме того при измельчении большую роль играют сопутствующие процессы, которые часто носят случайный характер. Форма, геометрические размеры и свойства частиц крайне неравномерно распределены по их ансамблю, поэтому экспериментальное нахождение этих распределений является сложнейшей задачей и, по-видимому, не может быть корректно организовано в принципе. Вследствие этого, основная задача при исследовании процесса измельчения - установление связи между затраченной энергией и достигнутой при этом дисперсности материала, решается путем сопоставления результатов усредняющих испытаний исследуемого процесса результатам опытного измельчения гюрции материала в некоторых стандартных условиях. Эта процедура регламентируется и существует несколько подобных отечественных [,] и зарубежных стандартов [2]. Следовательно, проблемы моделирования и установления соответствия результатов измельчения состоят в масштабировании полученных результатов и в учете (или специальной организации) сопутствующих эффектов, которые не участвовали в тестовых испытаниях. При моделировании и расчете ТСИ одним из главных вопросов является вопрос об уровне ее декомпозиции, т. Довольно часто решение этого вопроса осуществляется исходя из традиционных представлений, принятых в той или иной отрасли. Например, в энергетике в качестве элементарного объекта моделирования принимается схема вида рис. Поэтому замена одного из элементов ТСИ, как правило, классификатора, означает замену объекта моделирования, что приводит к новым исследованиям ТСИ. Данный подход получил развитие в работах [5,6,, ,, и др. ТСИ ряда других отраслей промышленности. При таком подходе к моделированию в случае его адекватности процессу, появляется возможность расчетным путем оценить целесообразность или потенциальную эффективность замены аппарата ТСИ, например, мельничного классификатора, причем иногда прогноз оправдывается с высокой точностью. Однако в рамках данных модельных представлений исключена возможность исследования процессов, протекающих внутри мельницы или внутри классификатора, являющихся неделимыми объектами, что естественно снижает прогностичные возможности модели. Наиболее последовательным, научно-обоснованным и перспективным подходом, на наш взгляд, является подход, в котором декомпозиция процесса доведена до уровня элементарного объема, принадлежащему тому или иному аппарату ТСИ. Методологические основы такого подхода были разработаны и систематически применяются школой В. В. Кафарова [,]. ТСИ, что дает многовариантную возможность отыскания путей управления процессом измельчения внутри мельницы и вспомогательным оборудованием. Достаточно распространенным подходом к моделированию процесса измельчения является представление сыпучего материала в виде бинарной смеси крупной и мелкой фракций. При таком модельном представлении [1,2,3,, и др. Я(х) размером х. Эта величина является интегральной функцией распределения частиц по размерам и показывает долю частиц размером крупнее *. При таком представлении сыпучего материала распространенным подходом к моделированию процесса (кинетики) измельчения является уподобление измельчения химической реакции первого порядка [9,,, и др. Я, (1. Я0 - содержание крупной фракции в исходном материале (обычно значение Я0 близко к единице); р — постоянная скорости измельчения; / — время измельчения.