Дослідження параметрів процесу помелу в кульовому млині

 

Мета роботи – вивчити конструкції і принцип роботи кульового млина періодичної дії, визначити оптимальні параметри процесу помелу.

 

15.1. Основні теоретичні положення

 

Кульові млини використовують для м’якого помелу матеріалів і широко застосовують у хімічній промисловості, що зумовлено простотою

конструкції, зручністю експлуатації і високим ступенем подрібнення. Матеріал подрібнюється за рахунок ударної дії молотильних тіл і розтирання.

Основні параметри процесу помелу в кульовому млині: частота обертання, коефіцієнт заповнення млина, ступінь подрібнення, продуктивність і споживана потужність.

Критичну частоту обертання млина визначають за критичною швидкістю, за якої молотильні, тіла перестають відриватися від футеровки, тобто відсутнє вільне падіння роздроблювальних тіл, що спостерігаємо в разі перевищення відцентрових сил над силами ваги.

Розрахункова критична частота обертання барабана для кульових млинів

, /15.1/

де – внутрішній діаметр барабана, м.

 

Оптимальна частота обертання барабана, с^-1,

. /15.2/

Коефіцієнт заповнення млина кулями

, /15.3/

де – маса молольних тіл, кг; – внутрішній корисний об’єм млина, м; – насипна густина куль, кг/м³.

Ступінь подрібнення матеріалу

, /15.4/

де – середньозважене значення розмірів матеріалу відповідно перед помелом і після нього.

 

Потужність приводу кульового млина споживається на піднімання молотильних тіл і надання їм кінетичної енергії, витрати в підшипниках млина і приводі.

Потужність електродвигуна кульового млина, кВт:

, /15.5/

де – маса подрібнюваного матеріалу, кг; – ККД механізмів млина, = 0,9...0,95; – коефіцієнт, який враховує необхідний запас потужності електродвигуна і пусковий момент, = 0,85...0,95.

 

15.2. Опис установки

 

Схему експериментальної установки наведено на рис. 15.1. Установка складається з лабораторного кульового млина сухого помелу 1 з приводом, до якого входять електродвигун 6, черв’ячний редуктор 5 з передаточним числом і = 25, ланцюговий варіатор 3 з границями регулювання 1...4,5, з’єднані муфтами 2 і 4.

Крім того, установка має ватметр 7, тахометр, секундомір, ваги з важками, набір сит № 0,5; 0,25; 0,18; 0,1 і металеві кулі масами 0,25 і 0,5 кг.

 

Порядок проведення дослідів

 

Підготувати 2 кг матеріалу розміром 1...2 мм. Визначити розміри млина. Підрахувати критичну й оптимальну частоти обертання млина.

За допомогою варіометра і тахометра встановити оптимальну частоту обертання млина. Виміряти витрату потужності. Завантажити в млин 5 кг молотильних тіл /5 куль по 500 г і 10 куль по 250 г/. Увімкнути млин і виміряти його потужність у разі завантаження 10, 15 і 20 кг.

Завантаживши 20 кг, довести частоту обертання млина до критичної і знову встановити оптимальну частоту обертання млина.

Матеріал завантажити в млин. Увімкнути його і через 2, 4, 6 та 10 хв роботи (робити зупинки й провести ситовий аналіз проб матеріалу масою 100 г /проби по закінченні аналізу повернути до млина/.

Результати вимірювань і ситового аналізу внести до табл. 15.1.

Таблиця 15.1.

 

Маса, кг	Витрата потужності, Вт	Час помелу , с	Залишок на ситі, г
молоти-льних тіл	заван- тажен- ня	на обер- тання барабана	з моло- тильними тілами	із за-ванта- таженям	0,5	0,25	0,18	0,1

 

Звільнити млин від куль і матеріалу, кулі розсортувати.

 

15.4. Порядок обробки результатів дослідів

 

Треба визначити:

І/ внутрішній об’єм млина

, /15.6/

де – внутрішній діаметр млина, м; – внутрішня довжина млина, м;

 

2/ коефіцієнти завантаження млина за /15.3/;

3/ критичну й робочу частоту обертання млина відповідно за /15.1/ і /15.2 /

4/ на основі результатів ситового аналізу середньозважене значення розміру подрібненого матеріалу після кожного інтервалу часу

, /15.7/

де – залишок на ситі, – середній розмір фракції на і -му ситі;

5/ ступінь подрібнення для різних періодів помелу, використовуючи рівняння /16.4/;

6/ потужність, що витрачається на помел, за /15.5/;

7/ потужність, що витрачається на помел, для різної м’якості:

; /15.8/

8/ продуктивність млина для і -ї м’якості помелу матеріалу, м³/год

, /15.9/

де – маса завантаженого матеріалу, кг; – час помелу до одержання заданого залишку на і -му ситі; – густина матеріалу, кг/м³;

9/ питома витрата енергії

. /15.10/

Результати розрахунків звести в табл. 15.2.

 

Таблиця 15.2

 

Час помелу до заданої м’якості с

Ступінь под- дрібнення матеріалу і

Фактична потужність помелу , Вт

Продуктив- ність , м3/год

Питома вит-рати енергії , Вт∙год/м3

 

За даними табл. 15.1 і 15.2 побудувати графічні залежності розмірів одержаного продукту від часу помелу ступеня подрібнення від часу помелу , продуктивності від ступеня подрібнення ; питомої витрати енергії від ступеня подрібнення .

 

15.5. Техніка безпеки

 

1. Кульовий млин запускати послідовним вмиканням електрощита й пускача.

2. Під час роботи не перебувати в площині обертання барабана млина.

3. Бути обережними під час електричних вимірювань.

4. Працювати, коли вентиляцію увімкнено.

5. Після монтажу люка перевірити ретельність його кріплення.

6. Люк знімати тільки після подвійного вимкнення електромережі млина.

7. По закінченні роботи спочатку випалити з млина молотильні тіла, а потім подрібнений матеріал.

8. Барабан млина обертати поворотом муфти двигуна.

9. Не регулювати частоту обертання, коли установку вимкнено.

 

15.6. Контрольні запитання

 

1. Конструкція установки.

2. Як здійснюється помел матеріалу?

3. Як визначити і встановити оптимальну й критичну частоти обертання млина?

4. Як споживана на помел потужність залежить від коефіцієнта заповнення?

5. Від яких факторів залежать витрата енергії і продуктивність кульового млина?

6. Як треба робити ситовий аналіз?