Понятие о сыпучем материале.

В элеваторной промышленности на долю сыпучих материалов приходятся почти все грузопотоки. Исключение составляют только продукты переработки зерна в таре. Сыпучий материал – это дискретная система частиц твердого тела, свойства которой определены параметрами его твердой и газовой фаз и их соотношением. Параметры ТВ фазы: 1 .Измеряемые; 1.1. Гранулометрический состав, заданный законом распределения вида (размер, поверхность, форма). Учитывая, что реальные частицы сыпучих материалов имеют неправильную форму то можно вводить т.наз эквиваленты, заменяя при этом реальные частицы эквивалетным шаром с массой Мэ, равной массе частиц М. 1.2. Грануломорфологический состав. Пользуясь соотношением d/l, частицы ТВ фазы можно разделить на 3 группы: шаровидные, пластинчатые, игольчатые. Также вводят коэфф характеризующие состояние поверхности: гладкость, шероховатость, острокромчатость

2.Структурные 2.1 Плотность, модуль упругости Юнга и Пуассона. 2.2 Работа статического разрушения, работа ударного разрушения.

3.Фрикционные. Для крупных частиц (d более 100 мкм) – коэф. Трения покоя, коэф трения движения. Для мелких частиц (d более 100 мкм)-статическая и ударная сила отрыва частиц.

4 .Теплофизические. Теплоемкость, теплопроводность, температуропроводность.

5.Электрофизические свойства (диэлектрическая проницаемость, диэлектрические потери и комплексная диэлектрические потери). Для частиц органического происхождения теплофизические и электрофизические характеристики зависят от влажности, температуры, хим состава и других факторов.

6. Аэродинамическая характеристика частиц твердой фазы определяется скоростью витания частицы, скоростью уноса. Скорость воздушного потока, взвешивающие частицу (витания) и уносящие ее постоянны.

Параметры газовой фазы. Параметры газовой фазы можно
объединить в две группы: самостоятельные (плотность и вязкость газа) и появляющиеся при взаимодействии твердой и газовой фаз (описывают процессы сорбции - энергию активации, коэффициент диффузии продуктов реакции, теплота реакции).

Из совокупности и взаимодействия параметров твердой и газовой фаз складываются свойства сыпучего материала. - плотность укладки; Для практики большое значение имеет плотность укладки, во многом связанная с условиями движения сыпучего материала в сосуде. При относительном перемещении слоев сыпучего материала величина коэффициента плотности приобретает некоторое постоянное значение, лежащее между максимальным и минимальным. Устойчивая структура сыпучего материала достигается наложением на каждую частицу материала как минимум шести связей. При меньшем числе начинается процесс перестройки структуры. Он протекает относительно быстро и завершается при выпуске
из сосуда 30... 35 % сыпучего материала. Для сосудов небольшого диаметра на величину плотности укладки частиц заметно влияют граничные условия. Если на границе потока
сыпучего материала создать местное сужение, к-т плотности в этом месте существенно возрастет. Указанное свойство потока сыпучего материала может быть использовано для управления процессами в потоке сыпучего ма­териала, в частности изменения его аэродинамического сопротивления. При заполнении сыпучим материалом сосуда возможны два характерных случая: гравитационный Гравитационная загрузка: силы тяжести больше сил инерции; и инерционный. Инерционная загрузка —что величина сил инерции больше сил тяжести.. При гравитационном способе укладки сыпучий материал за­
гружается струей, падающей с небольшой высоты. Инерционные
силы малы по сравнению с силами тяжести. Коэффициент плотности укладки частиц - наименьший.

При инерционном способе укладки сосуд загружается сыпу­чим материалом, падающим с большой высоты. Уплотнение ма­териала происходит в основном под влиянием удара частиц, при этом включается большее число контактов. При падении с высо­ты 2,5...3 м проявляются признаки инерционного способа уклад­ки. Эту высоту считают для сыпучего материала (зерна) границей перехода от одного способа загрузки к другому.

Все сыпучие материалы подразделяют на идеальные и связанные.

Существует понятие идеального сыпучего материала. В таком материале между частицами твердого тела существуют только силы трения и одностороннего сжатия, действующие в плоскости элементарных контактных площадок. Силами сцепления твиду их малых величин в таком материале пренебрегают. К идеальным сыпучим материалам относят гравий, щебень, песок, зерно.

Под связанными понимают такие сыпучие материалы, у которых связи между частицами твердого тела определяются силами трения и сцепления, действущие на одних и тех же плоскостях контактов (цемент, мука.

Кинематика потока сыпучего материала

Движение потока сыпучего материала можно подразделить на следующие формы:

- движение по наклонным трубам и каналам с неполным заполнением площади поперечного сечения;

- движение по наклонным и вертикальным трубам и сосудам с заполнением площади

поперечного сечения;

-истечение сыпучих материалов из отверстий в дне или боковой стенке сосуда (бункера,

силоса)

.Для перечисленных видов характерны две основных формы движения - связанная и

несвязанная.

Под связанной формой понимают движение потока сыпучего материала при котором связи, наложенные на частицы, удерживают их в потоке относительно друг друга. Градиент скорости по поперечному сечению при этом равен нулю Связанная форма движения в верхней части силоса определяется граничными условиями
и наблюдается тогда, когда сыпучий материал выпускают из отверстия, размер которого меньше площади поперечного сечения сосуда. Для этого случая характерны застойные зоны на высоте h= (D-d)/2 (рисунок. 2)

 

связанные формы движения: а) по всей части потока; б) в верхней части потока в)в центральной части потока.Зоны сужают поток, который в силу неразрывности на высоте h перемещается с большей скоростью. Наличие градиента скорости по длине потока вызывает нарушение связей между частицами материала. Поток приобретает несвязанную форму движения. В этом случае по высоте сосуда можно наблюдать две формы движения: на участке АВ -связанная, на участке ВС - несвязанная. На границе двух форм движения постоянно возникает и разрушается сводчатая структура, следовательно, движение потока сопровождается пульсацией.На рис. в наблюдается связанная форма движения потока в его центральной части. Такую форму движения можно наблюдать в ребристых сосудах с определенным расстояние между ребрами.Описанные закономерности можно наблюдать в потоке сыпучего материала при его неразрывности. Два основных условия неразрывности потока - это минимальный диаметр сосуда и максимально допустимая скорость его движения, определяемые по следующим формулам:Процесс истечения характеризуется величиной расхода, который не зависит от высоты слоя материала, засыпанного в сосуд. При открытии выпускного отверстия частицы под действием силы тяжести начинают к нему смещаться. При этом перераспределяются усилия в контактах между частицами и создаются условия для образования сводов. В зависимости от размера отверстия свод может принять устойчивую форму, и выпуск материала прекратится. Размер выпускного отверстия, при котором образуются устойчивые своды, характеризуется величиной d>d_Kp

19.Измельчение сырья в комбикормовой промышленности. При производстве комбикормов, БВМД, премиксов, карбамидно­го концентрата и кормовых смесей многочисленные компоненты, поступающие на комбикормовые заводы в виде зерна, гранул, кусков, подвергают измельчению. Получить однородную смесь, отвечающую требованиям по крупности для определенного вида выпускаемой продукции, невозможно без измельчения. Измель­ченные компоненты равномернее смешиваются. Кроме того, из­мельчение играет важную роль в переваривании корма животны­ми и птицей, так как измельченный корм лучше усваивается. Это объясняется тем, что при разжевывании, например, измельченно­го корма затрачивается меньше энергии, а следовательно, увели­чивается усвояемость скармливаемого продукта.Измельчением называют процесс разделения твердого тела на части в результате преодоления сил сцепления между его части­цами, благодаря чему образуются новые поверхности. При производстве комбикормов измельчению подвергают сле­дующие компоненты: зерно, зерновую смесь от первичной обра­ботки зерна, жмыхи, шроты, кукурузу в початках, сырье мине­рального происхождения (мел, соль, ракушечную муку), крупные фракции кормовых продуктов пищевых производств. Степень измельчения (или размеры частиц после измельче­ния) зависит от вида и возраста животных, т. е. степень измель­чения характеризует крупность размола. Условно измельчение считают грубым, если размер частиц после измельчения равен или больше 5 мм; если меньше 5 мм, то измельчение считают тонким.Измельчение твердых кусковых компонентов на части относительно большой величины (больше 5 мм) называют так­же дроблением.Степенью измельчения продукта называют отношение величи­ны линейных размеров частиц до измельчения к размерам частиц после измельчения.Наиболее эффективными методами измельчения твердых материалов являются удар и раздавливание, вязких - ра­стирание, хрупких - скалывание. Из всех этих методов измельче­ния при производстве комбикормов наиболее широко применяют удар и раздавливание.В основу работы измельчающих машин должны быть положе­ны следующие обязательные условия:равномерное измельчение продуктов;быстрое удаление измельченного продукта из рабочей зоны машины;возможность регулирования степени измельчения в процессе работы машины;непрерывная и автоматическая загрузка и разгрузка машин; легкая замена быстро изнашивающихся деталей машины; высокая герметичность(минимум пылевыделения);наименьший расход электроэнергии.Из существующих типов размалывающих машин в комбикор­мовой промышленности этим требованиям наиболее отвечают молотковые дробилки. Для грубого дробления кускового сырья используют зубчатые и пальцевые вальцовые дробилки (камне­дробилки); для плющения пленчатых культур, например овса, -вальцовые или плющильные станки.Молотковые дробилки - это универсальные измельчающие машины, способные размалывать все виды сырья, поступающие на комбикормовые заводы для производства комбикормовой про­дукции. Они работают эффективно как на крупном, так и на мел­ком размоле, дробят пленки и незначительно нагревают продукт.По своему устройству молотковые дробилки проще других из­мельчающих машин. Основными рабочими органами молотковой дробилки являются молотки, сито и дека. Применяют два вида сит: с круглыми отверстиями и чешуйчатые. Для обеспечения прочности и жесткости сита отверстия располагают в шахматном порядке. Ситовые поверхности служат для вывода измельченного продукта из зоны дробилки, а броневые деки - для усиления эф­фекта измельчения. Сита изготавливают из металлических лис­тов толщиной 3...8 мм. Шахматное расположение отверстий спо­собствует большей севкости и жесткости сита. В зависимости от формы отверстий и толщины металлического листа сита делают штампованными, пробивными и сверлеными.В комбикормовой промышленности используют дробилки с пластинчатыми молотками прямоугольной формы с двумя отвер­стиями. Их основным преимуществом является простота изготов­ления по сравнению с другими типами молотков. Это имеет и большое практическое значение, поскольку упрощается их заме­на в процессе работы дробилки. Другое, не менее важное пре­имущество пластинчатых молотков прямоугольной формы - воз­можность максимального использования рабочей поверхности, так как при износе одного конца молотка может работать другой. Особенно подвергаются износу острые кромки и углы, в резуль­тате чего производительность дробилки резко падает. Степень износа зависит от физических свойств измельчаемого продукта, а также от качества материала, из которого изготовлены молотки. Сте­пень измельчения регулируют главным образом подбором сит.В комбикормовой промышленности используют молотковые дробилки ДМ-1, А1-БД2-М, ДМ-440У, А1-ДДЛ (для измельчения микрокомпонентов при производстве премиксов); А1-ДДП; А1-ДДР, А1-ДМР (для измельчения зернового и гранулированного сырья).Основными техническими параметрами молотковой дробилки являются: форма и размеры молотков, форма и величина отвер­стий сита и его живое сечение, окружная скорость молотков, ве­личина радиального зазора между молотками и ситом.На интенсивность измельчения влияет окружная скорость мо­лотков. С ее увеличением возрастает скорость деформирования и разрушения частиц, в результате чего они ведут себя как более хрупкие тела. Это и усиливает интенсивность их измельчения. Окружную скорость молотков принимают 58... 100 м/с в зависи­мости от типа дробилки.Не меньшее значение имеет и ситовая поверхность, которая воспринимает давление продукта при работе молотков. На эф­фективность работы дробилки влияют размеры отверстий сит: с укрупнением их диаметра возрастает производительность, сте­пень размола снижается.На производительность и эффективность работы дробилок оказывает очень большое влияние влажность зерна. С ее повышением производительность дробилок снижается, а удельный расход электроэнергии возрастает. Это объясняется тем, что с по­вышением влажности возрастает вязкость компонентов и повы­шается их сопротивляемость измельчению.Эффективность измельчения сырья минерального происхож­дения (мела, соли, ракушечной муки) в молотковой дробилке так­же зависит от влажности. Мел влажностью 15 % очень трудно поддается измельчению, так как отверстия сита забиваются. При наличии в меле кристалликов твердой породы, например крем­ния, дробление сопровождается образованием искр. Поэтому сы­рье минерального происхождения измельчают в изолированном от производства помещении. Кроме того, это улучшает санитарное состояние производственного корпуса, который не загрязня­ется минеральной пылью.

1-камнедробилка, 2-сушилка, 3-магн.сеператор, 4-дробилка, 5-просеивающая машина

Компоненты, состоящие из крупных кусков (плитки жмыха, ку­куруза в початках), перед поступлением в молотковую дробилку для тонкого измельчения предварительно подвергают грубому дроблению. Для этого применяют зубчатые вальцовые дробилки -так называемые ломачи. Вальцовые дробилки, служащие для дробления плиток жмыха, называют жмыхоломачами. На комби­кормовых заводах устанавливают жмыхоломачи ЖЛ-1 и А1-ДЖЛ. Для дробления кукурузы в початках используют кукурузоломачи.