Совершенствование процесса и устройств измельчения зерна путем оптимизации воздушно-дисперсных потоков

• Автор: Микрюков, Константин Юрьевич
• Шифр специальности: 05.20.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Киров
• Количество страниц: 159 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Зоотехнические требования к качеству измельчения зерна

1.2. Физикомеханические свойства зерна.

1.3. Обзор научных работ по исследованию процесса

измельчения зерна

1.4. Обзор конструкций молотковых дробилок.

1.4.1. Дробилки закрытого типа.

1.4.2 Дробилки открытого типа.

1.4.3 Многоступенчатые дробилки.

1.5. Задачи исследований.
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ К ВЫБОРУ
КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ДРОБИЛКИ ЗЕРНА
2.1. Расчет напряжений в зерновке при ударе о молоток
2.1.1. Поперечный удар молотка по зерновке.
2.1.2. Продольный удар молотка по зерновке.
2.2. Выбор конструкции дробилки зерна
2.3. Расчет поля скоростей в обводном канале.
2.4. Расчет траекторий движения частиц внутри канала.
ВЫВОДЫ
3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Программа экспериментальных исследований
3.2. Экспериментальные установки.
3.2.1. Лабораторная установка для испытания
зерен на сжатие.
3.2.2. Лабораторная установка для исследования
процесса измельчения зерна.
3.2.3. Приборы и аппаратура
3.3. Методика экспериментальных исследований.
3.3.1. Методика статистической обработки
экспериментальных данных
3.3.2. Статистическая проверка результатов
активнопассивного эксперимента
3.3.3. Методика исследования воздушного потока
в обводном канале
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ДРОБИЛОК ЗЕРНА
4.1. Исследование прочностных свойств зерен ячменя
4.2. Исследование воздушного потока в обводном канале дробилки зерна
4.3. Исследования дробилки зерна с колосниковой
решеткой однофакторными экспериментами
4.3.1. Влияние окружной скорости молотков
на показатели рабочего процесса
4.3.2. Влияние зазора между молотками и
колосниковой решеткой
4.4. Оптимизация параметров дробилки зерна
с колосниковой решеткой.
4.5. Исследования дробилки зерна с решетом
однофакторными экспериментами
4.5.1. Влияние окружной скорости молотков
на эффективность работы дробилки.
4.5.2. Влияние зазора между молотками и решетом
4.6. Оптимизация параметров дробилки зерна с решетом.
4.7. Результаты исследований двухступенчатой дробилки зерна
5. РАСЧЕТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Второй этап отмечает резкое изменение направления кривой (1-2) и характеризуется плавным подъемом ее, что свидетельствует о быстром развитии пластических деформаций в зерне. Внешне эта часть кривой похожа на кривую текучести металлов. Рис. Дальнейшее увеличение нагрузки приводит к третьему, конечному этапу (2-3), который характеризуется разрушением оболочек зерна, то есть нарушением его внешней целостности и образованием наружных трещин. Опыты, проведенные С. В. Мельниковым, показали, что наибольшей твердостью из злаковых обладают зерна ячменя, а наименьшей - овес. По прочности среди злаковых первое место занимает ячмень. Для сравнительной оценки механических свойств зерна разных культур Я. Н. Куприц предложил "шкалу твердости", в которой за меру сравнения выбраны показатели твердости пшеницы. В таблице 1. В технологии кормоприготовления наибольшее значение имеют свойства фуражных культур, поэтому за единицу сравнения (0%) приняты показатели механических свойств ячменя как наиболее прочного. В соответствии с этим данные Я. Н. Куприна пересчитаны на ячмень. Таблица 1. Применительно к технологии измельчения кормов наибольший интерес представляют показатели прочности, полученные С. В. Мельниковым в условиях динамических нагружений и с учетом скорости деформирования []. При испытаниях в установке зерно как стержень посылалось с большой скоростью и "носиком" (у зародыша) ударялось о жесткую преграду. По данным наблюдений динамический предел прочности оказался лежащим в пределах ,5. МПа, в то время как при статических испытаниях предел прочности изменялся в пределах 4,7. МПа. Многократными опытами также установлено, что при однократном ударе и скорости соударения ,1 м/с разрушается только % зерен, при скорости ,5 м/с - % и лишь скорости удара 0. На основании исследований динамических характеристик зерна С. В. Мельниковым был сделан вывод о том, что свойство большинства мате-риалов повышать свою прочность с увеличением скорости нагружения в равной мере присуще и зерну. Я.Н. Куприн впервые изучал механические свойства не отдельных зерен, а их совокупности (навески, образца), пользуясь лабораторным ротацио-ным электродинамометром с автоматической записью величины крутящего момента. Измельчению подвергалось зерно различных культур, сортов и влажности. Изучив влияние культуры, сорта и влажности на прочность зерна, Я. С.Д. Хусид [5] отмечает, что величина влажности измельчаемого продукта - важнейший фактор технологии мукомольного производства. Механические свойства зерна в значительной мере определяются его влажностью. П.А. Ребиндер открыл явление понижения сопротивления твердых тел упругим и пластическим деформациям, а также механическому разрушению под влиянием адсорбции поверхностно-активных веществ из окружающей среды [1]. Его работами установлено, что под влиянием адсорбции эффективность диспергирования повышается, так как число микрощелей, раскрывающихся в единице объема диспергируемого твердого тела, значительно возрастает. Это приводит к образованию высокодисперсного продукта, что имеет большое значение, особенно при тонком измельчении. С.Д. Хусидом проведены исследования прочности зерна при измельчении его в зависимости от влажности. Анализируя экспериментальные данные С. Д. Хусид установил, что с увеличением влажности независимо от структуры, сорта и района произрастания зерна величина прочности его при измельчении возрастает, однако степень возрастания обусловливается сортом и районом выращивания. Он также исследовал микротвердость основных частей зерна (эндосперма и оболочек) в зависимости от влажности и установил, что с увеличением влажности микротвердость снижается. С.Д. Хусид пришел к выводу, что чем больше микротвердость зерна, тем больше его сопротивление пластической деформации, и наоборот, - чем меньше микротвердость, тем меньше сопротивление зерна изменению его объема, тем оно мягче и пластичнее. При низкой влажности (. Однако в связи с увеличением пластической деформации при измельчении зерна с высокой влажностью работа диспергирования заметно повышается.