Введение к работе
Актуальность темы. Одним из важных направлений развития современного химическої 6 машиностроения является создание высокопроизводительных и экономичных аппаратов для тонкого измельчении.
Актуальной является проблема снижении энергозатрат на помол клинкера в цементной промышленности вследствие больших объемов производства . В цементной промышленности наблюдается тенденция увеличения тонкости помола готового продукта. На высокодпенерсиом измельчении цемента базируются техшмюіии производства высокоэффективных вяжущих материалов - вяжущих низкой водо-потребности ( HHU ), тонкомолотих нементов ( ТМЦ ), бсагипсовых цементов,
В крупнотоннажной технологии механической переработки сыпучих материалов наибольшее распространение получили шаровые барабанные мельницы (ШБМ). Главным их достоинством является простота конструкции и обслуживания, надежность в работе. К сожалению, ШБМ присущ ряд серьезных недостатков: 1) высокие удельные энергозатраты, связанные с низкой эффективностью преобразования энергии вращения барабана в кинетическую энергию мелющих тел и неоптималыюй' передачей се измельчаемому материалу) 2) высокий намол материала мелющих тел и интенсивный износ футеровки помольной камеры; 3) невозможность получения для большинства материалов продуктов помола с высокой дисперсностью (удельная площадь поверхности
см2 порошков для ШБМ ооычно не превышает 4000 —- ) .
в различной мер»; названные недостатки свойственны и другим измельчителям с мелющими телами. Некоторые из них (вибромельницы, дезинтеграторы) имеют существенные ограничения по производительности .Указанные проблемы в значительной степени решены для струйного измельчителя. Возможно создание экономичных струйных установок тонкого измельчения с вь сокой производительностью. Струнные мельницы пока еиіе не нашли широкого применения в промышленности. Множество существующих конструкций струйных измельчителей часто несовершенны, что обусловливает противоречивые суждения о возможностях струйного помола. Очевидно, что создание методов Проектирования оптимальных схем и конструкций струйных мельниц возможно лишь на основе математического моделирования процесса течения дну хфазнш о потока в разгонных устройствах измель-чшеля и процесса измельчения, а также проведения дальнейших экспериментальных исследований в этой области.
Работа проведена в соответствии с Межвузовской научно-технической upor іаммоіі Госкомитета СССР "ТОХТ и новые пришиты управления химическими іроцессами" на 1990-1993 гг.
Це.і>. работы . Создание методик оптимального проектирования разгонных устройств струйной мслыншы н оптимального выбора ее рабочих режимов. Средством достижения постаеденной цели является математическое моделирование двухфазных течений в соплей струе измельчителя, а также процесса измельчения твердого материала.
Научная новизна . 1. Разработана адекватная математическая модель течения двухфазного полнднеперсного потока » разгонных соплах струйной мельницы. 2. Исследованы численно до— и сверхзвуковые течении в соплах струнного измельчителя, сделаны выводы о эффективностм различных методов расчета сверхзвуковых течений в таких соплах, предложен метод оптимального проектирования дозвуковых сопел. 3. Предложена изобарическая модель для опенки параметров течения в двухфазной струе. 4. Ил основе разработанных газодинамических моделей и энергетической модели процесса измельчения сформулирована и численно решена задача оптимального выбора величины давления газа, подаваемого я разгонные сопла, и необходимой массовой концентрации твердой фазы в двухфазном потоке.
Практическая ценность. На основании созданных маїематических моделей процессов разгона до— и сверхзвуковых двухфазных потоков в соплах и струях струйного измельчителя, процесса ударного измельчении разработаны алгоритм и программное обеспечение для оптимального проектирования разгонных сопел, а также оптимального выбора раііочего давления энергоносителя и нахождения соотношения между расходами твердой и газовой фаз, необходимого для достижения заданной дисперсности готового продукта.
Практические результаты . С помощью разработанного программного обеспечения были выбраны рабочие режимы и спроектированы разгонные сопла для
установок струйного измельчения производительностью 60 ;- .которые производит
корпорация "Стандарт 90" для цементных заводов. Опытно-нромыШлснныс испытания показали, что установка (струйная мельница вместе с иредизмельчитслем
cmj (ШБМ)) при помоле цементного клинкера до удельной поверхности порошка 3600 -—-
позволяет снизить удельные энергозатраты на 23.5 % по сравнению с базовой ШБМ.
Энергозатраты на помол тонны клинкера для струйной установки (с учетом энерго
затрат на пневмотранспорт и классификацию) составили 39 .
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы обсуждались на Московских конференциях молодых ученых по химии и химической технологии "МКХТ" (г.Москва, 1991, 1992 гг.) и на научном семинаре Советской Механо-химичсской Ассоциации в 1993 г.
Пуб^іикаїїии^ По теме диссертации опубликовано 8 работ.
Обьем и сі р^ к тура работы. Диссертация состоит їм введення, четырех глав, выводов, списка литературы C\Gg наименований), приложений, изложена на \т Р страницах машинописного текста, включай Ч"^ рисунков, 3"таблицы и 3 страницы приложения,