Моделирование процесса мокрого измельчения сельскохозяйственного сырья

• Автор: Кузнецов, Максим Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.20.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 148 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Обзор способов и конструкций измельчителей

1.2. Методы расчета гранулометрического состава продук

тов разрушения в измельчителях.

1.3. Выводы по обзору литературы.

Глава 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ

В КОНИЧЕСКОМ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЕ.

2.1. Физическая картина процессов протекающих в измельчителе.

2.2. Физическая модель мокрого измельчения.

2.3 Моделирование гидродинамики измельчителя
2.3.1 Общие сведения
2.3.2 Подходы к записи уравнения НавьеСтокса.
2.3.3 Гипотеза Буссинеска в моделях переноса Рейнольдсовых напряжений
2.3.4. Краткое описание моделей турбулентности
2.3.5. Вычислительные ресурсы, время решения и характер сходимости при использовании различных моделей.
2.3.6. Выбор модели турбулентности
2.4. Математическая модель гидродинамики конической мельницы
2.4.1. Постановка задачи
2.4.2 Расчетная область и граничные условия.
2.4.3 Математические уравнения модели.
2.4.4 Численные режимы решения моделей.
2.5 Результаты моделирования гидродинамики
конического измельчителя
2.5.1 Применение и теоремы .
2.5.2. Безразмерная скорость.
2.5.3. Полное безразмерное давление
2.5.4. Безразмерная кинетическая энергия турбулентности .
2.5.5. Безразмерная мера рассеивания кинетической энергии .
2.5.6. Безразмерное касательное напряжение в жидкости т.
2.6 Выводы по главе 2.
Глава 3. КИНЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ МОКРОГО ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ
В КОНИЧЕСКОЙ МЕЛЬНИЦЕ.
3.1. Математическая кинетическая модель измельчения
в конической мельнице.
3.1.1 Уравнения математической модели.
3.1.2 Начальный гранулометрический состав
3.1.3 Расчет времени пребывания частиц в мельнице.
3.1.4 Определение параметра а.
3.2 Инженерный метод расчета мокрого процесса измельчения в конической мельнице
3.2.1 Функции распределения и расчет среднего диаметра
3.2.2 Инженерная методика расчета.
3.3 Выводы по главе 3.
Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА ПРОЦЕСС ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ В
КОНИЧЕСКОМ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЕ
4.1 Исследуемый измельчаемый материал.
4.2. Влияние измельчающей гарнитуры измельчителя на процесс помола
4.3. Влияние диаметра и конусности диска измельчителя на процесс измельчения
4.4 Выводы по главе 4.
Глава 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ В КОНИЧЕСКОМ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЕ .
5.1 Описание экспериментальной лабораторной установки.
5.2 Методика проведения экспериментов по исследованию процесса помола в конической мельнице.
5.3 Исследование мощности
5.4 Идентификация параметра модели.
5.5 Проверка адекватности кинетической модели измельчения
5.6 Оценка эффективности работы конического измельчителя.
5.7 Выводы по главе 5 .
ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
ПРИЛОЖЕНИЯ.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Установлено, что в большинстве случаев, измельчители имеют большой удельный расход энергии и низкий кпд. Здесь же выявлены перспективы доработки их конструкций. Проведен анализ современной теории математического моделирования, предложенной для расчета процесса измельчения в различных конструкциях аппаратов. Во второй главе проанализированы современные подходы к моделированию турбулентного движения жидкости, представлены описание процесса измельчения в конических мельницах, физическая модель процесса, математическая модель для исследования гидродинамики, результаты моделирования гидродинамики и их обработка в виде критериальных уравнений. В третьей главе дана математическая кинетическая модель измельчения в конических мелышцах, описан инженерный метод поверочного расчета мелышцы. В четвертой главе представлены исследования процесса измельчения в конической мельнице на основании разработанной кинетической модели мокрого измельчения, показано влияние различных технологических параметров на процесс измельчения. В пятой главе с целыо проверки адекватности разработанных физической и математической моделей и правомерности принятых допущений, а также получения необходимых в расчетах эмпирических данных, описано проведенное экспериментальное исследование процесса. Другой задачей экспериментов являлась проверка возможности промышленного применения данного способа тонкого комбинированного измельчения в сельском хозяйстве. Определены параметры математической модели для системы «вода - пшеничное зерно», показана адекватность кинетической модели измельчения путем сравнения расчетов с экспериментальными данными. В приложениях представлены распечатки разработанных компьютерных программ, а также акты испытания и внедрения мельницы мокрого измельчения. Глава 1. Многообразие требований, предъявляемых к измельчающим машинам и дисперсным материалам, привело к созданию большого количества измельчителей самых разных конструкций, отличающихся по принципу работы, способу измельчения (раздавливанием, истиранием, ударом, скалыванием), производительности и другим рабочим параметрам. При таком многообразии мельниц необходимо классифицировать эти машины с целью облегчения выбора типа измельчителя в каждом конкретном случае. В каждом измельчителе реализуются, как правило, все способы измельчения, но главную роль играет тот, для которого он создан []. Принципиальная классификация измельчающих машин может быть осуществлена по способу организации рабочего процесса [] или разрушения частиц материала и приведена в работах Акунова В. И. [], Сиденко П. М. [], Ходакова Г. С.[, ], Мельникова С. В.[] и других авторов [, ,]. Различают три основных механизма разрушения [, 9]. В первом случае частицы измельчаемого материала разрушаются раздавливанием и истиранием между двумя поверхностями (щековые, шаровые, вибрационные измельчители), во втором - при ударе о поверхность мелющего органа или другую частицу (струйные, центробежно-ударные мельницы, дезинтеграторы). При третьем механизме, материал измельчается при воздействии на него окружающей среды - газа, жидкости и др. Измельчители использующие первый способ нагружения получили наибольшее распространение в промышленности []. Нижняя часть щеки шарнирно соединена распорной плитой с рамой дробилки. Вертикальное перемещение щеки в 2,5-3 раза больше горизонтального, что создаст значительное истирающее воздействие на измельчаемый материал. В связи с этим щековые дробилки применяются преимущественно для малообразивных материалов. Рисунок 1. Измельчение производится в результате раздавливания и истирания кусков материала, находящихся в рабочем пространстве между конусами. Отдельный класс конусных дробилок представляют конусные инерционные дробилки. Основное их отличие от рассмотренной ранее в том, что в качестве привода дробящего конуса вместо эксцентрикового механизма используются вибро-возбудители. Вальцовые мельницы [] применяют в поточных линиях кормоцехов и комбикормовых заводов и разделяют на дробилки с гладкими и зубчатыми валками. Рисунок 1. Рисунок.