Установки для воздушной сепарации материалов.

Подробности: Создано 09.08.2012 15:26; Обновлено 09.08.2012 17:19; Автор: Admin

Общие сведения, область применения. Сухие порошковые материалы крупностью менее 1 мм сортировать на механических грохотах, становится затруднительно и малоэффективно. Рациональнее применять воздушную сепарацию, при которой более крупные частицы выпадают из потока газов под действием силы тяжести (а в некоторых случаях и под действием центробежных сил), а мелкие уносятся. Регулируя различными способами скорость газового потока, можно варьировать крупность выносимых частиц.

В промышленности строительных материалов воздушные сепараторы широко применяют в помольных установках, работающих по замкнутому циклу, при производстве гипса, извести, цемента и др. В этих случаях существенно повышается производительность и снижаются затраты энергии мельниц вследствие непрерывного отбора готового продукта. В воздушных сепараторах при использовании горячих газов легко совмещаются сортирование и сушка материалов.

Основным технологическим требованием, предъявляемым к сепараторам, является точность разделения смеси на фракции. В реальных условиях работы аппаратов точное разделение получить невозможно, так как невозможно обеспечить стабильное протекание процесса. Режим движения частиц непрерывно изменяется в результате изменения концентрации частиц в потоке, нх формы местных завихрений потока и т. д. Вследствие этого мелкая фракция оказывается "загрязненной" крупными частицами, и наоборот.

Точность разделения в сепараторах наиболее часто оценивают коэффициентом полезного действия и эффективностью разделения. К. п. д. в% выражается отношением массы одного из продуктов (мелкого или крупного) к массе продукта того же класса, содержащегося в исходном материале:

n = (m_т*100)/m_ти

где m_т и m_ти — масса мелкого продукта, вышедшего из сепаратора, и масса этого же продукта в исходном материале. К. п. д. сепаратора дает возможность легко определить его производительность по мелкой или крупной фракции, но оценить с его помощью степень загрязнения фракций нельзя. Эту оценку можно произвести с помощью эффективности разделения. В промышленных условиях к. п. д. сепараторов составляет 65–70%, а эффективность разделения в среднем 55%. Более конкретные сведения о качестве сепарации дает график классификации, построенный по экспериментальным исследованиям.

Основы теории. В рабочих зонах сепараторов, где смесь разделяется на фракции, на частицу могут действовать силы давления, тяжести и центробежные силы инерции. В зависимости от схемы взаимодействия сил и их величины частица движется в том или ином направлении. Силы, действующие на частицы разной крупности, будут неодинаковыми, поскольку силы давления потока на частицу пропорциональны второй степени ее диаметра, а силы тяжести и инерции, зависящие от массы, пропорциональны третьей степени диаметра. Воздушные сепараторы должны быть такой конструкции, чтобы в рабочих зонах наиболее полно выполнялись следующие условия:

1. Силы, действующие на частицу любого размера, должны регулироваться. При этом поле скоростей потока должно оставаться однородным.

2. Силы, действующие на частицу, должны находиться в различной функциональной зависимости от их размера и быть противоположно направленными.

3. Частицы "граничного" размера должны находиться в динамическом равновесии, а частицы других размеров выноситься из зоны разделения; причем, более мелкие в одном направлении, а более крупные в другом.

На рисунках а, б показаны принципиальные схемы наиболее распространенных сепараторов. Обычно в сепараторах используют несколько схем зон разделения, но, как правило, одна из них имеет преобладающее значение для процесса сортирования. В сепараторе проходного типа (а) используются проти-воточная центробежная (I) и вертикальная поточная гравитационная зоны разделения (II). В циркуляционном сепараторе (б) использованы вертикально-поточная гравитационная (II), центробежная поперечно-поточная, (III) и циклонная (IV) зоны разделения. При расчете процесса сепарации стремятся получить зависимость скорости движения газа от размера частиц (с учетом их физических свойств) и геометрических размеров элементов сепаратора.