Лабораторная работа 2
ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ И БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ БАРАБАННОЙ ШАРОВОЙ МЕЛЬНИЦЫ
Цель работы: 1. Изучение устройства и принципа действия барабанной мельницы. 2. Испытание эксплуатационных характеристик мельницы. 3. Исследование безопасной эксплуатации барабанной мельницы.
Общие теоретические положения
Барабанные мельницы являются машинами ударно-истирающего действия. По способу побуждения движения мелющих тел эти измельчители делятся на мельницы с вращающимся барабаном, вибрационные и центробежные. Машины этого класса применяются для грубого, среднего, тонкого и сверхтонкого помола известняка, клинкера, пигментов, солей и др. Наиболее распространены в промышленности вращающиеся барабанные мельницы. Они представляют собой пустотелый вращающийся вокруг горизонтальной оси барабан с соотношением длины к диаметру от 1 до 6. Корпус барабана изнутри футеруется броневыми плитами и закрывается торцевыми крышками. Барабан заполняется определенным количеством мелющих тел – шарами (керамическими, фарфоровыми, металлическими) или стержнями. В процессе вращения барабана мелющие тела под действием центробежной силы прижимаются к его стенке, поднимаются на некоторую высоту, а затем, отрываясь от стенок, падают по параболическим траекториям. Часть смеси измельчаемого материала и мелющих тел, находящаяся ближе к оси вращения, скатывается вниз по слоям смеси. Измельчение материал происходит в результате истирания, а также вследствие удара. К основным достоинствам барабанных мельниц относятся простота конструкции и удобство в эксплуатации. Их недостатками являются малые скорости движения мелющих тел и измельчаемого материала, низкий коэффициент полезного использования рабочего объема барабана. Частота падения шаров, следовательно, и производительность барабанной мельницы определяются скоростью вращения барабана. Однако увеличивать скорость вращения барабана можно лишь до определенного значения, называемого «критической скоростью». При скорости, равной и больше критической шары вращаются вместе со стенкой барабана, достигая самой высокой точки. Рабочую скорость вращения барабана выбирают, как правило, ниже критической примерно на 25%. В каждом конкретном случае измельчения рабочую скорость барабана целесообразно определять экспериментально. Производительность барабанных мельниц рассчитывают на выход частиц определенных размеров. Ориентировочно производительность можно определить по эмпирической формуле:
где k – коэффициент пропорциональности, зависящий от размера частиц исходного и конечного материала; V – объем барабана, м3; D – внутренний диаметр барабана, м. Коэффициент k определяется по следующей формуле:
где dн – средний диаметр частиц материала до измельчения, мм; dк – средний диаметр частиц готового продукта, мм. На производительность мельниц влияет большое количество факторов: свойства измельчаемого материала, его начальный и конечный размер; коэффициент заполнения барабана мелющими телами; геометрические размер мельницы и т.д. Вследствие этого более точное значение производительности мельницы может быть получено только опытным путем. Корпус барабанных мельниц приблизительно на 30% от объема барабана заполняют шарами. Этот, так называемый, коэффициент заполнения j рассчитывается по формуле:
где
В процессе измельчения необходимо обеспечивать соответствие размеров мелющих тел и размеров частиц измельчаемого материала. Размер шаров, используемых в качестве мелющих тел, определяется размерами частиц исходного и измельченного материала. Все эти величины взаимосвязаны следующим эмпирическим соотношением:
где
Среднее значение размеров частиц измельченного материала определяют с помощью ситового анализа. При этом используют набор сит, установленных на вибростенде. Средний диаметр частиц измельченного материала рассчитывают по формуле
где
Описание установки
Барабанная шаровая мельница содержит станину с приводом и керамический
барабан с толщиной стенки 20 мм. С одного торца барабан имеет отверстие
для загрузки и выгрузки шаров и измельчаемого
материала. Во время работы мельницы отверстие закрывается крышкой с
помощью струбцины. Барабан установлен на станине, имеющей четыре опорных
роликах. Вращение барабана осуществляется электродвигателем с помощью
фрикционной передачи. В качестве мелющих тел применяются или
керамические шары с насыпной плотностью
1530 кг/м3 или металлические
шары ( Лабораторная установка содержит также набор сит для ситового анализа измельченного материала.
Порядок выполнения работы
1. Замерить геометрические размеры барабана (диаметр и длину), диаметр шаров и их массу. Полученные результаты записать в табл. 2.1. 2. До начала измельчения с помощью вибростенда провести ситовой анализ исходного материала и данные занести в табл. 2.2. 3. Загрузить в корпус барабана заданную порцию исходного материала и шаров.
4.
Провести
процесс измельчения порции материала в течение заданного преподавателем
промежутка времени (
5.
Выгрузить из
барабана измельченный материал и произвести его ситовой анализ.
Полученные данные записать в табл. 2.2 для
6.
Повторить
процесс измельчения порции материала для других промежутков времени
Протокол испытаний 2.1. Параметры барабанной мельницы
2.2. Результаты
ситового анализа исходного и измельченного
2.3. Производительность мельницы
Обработка опытных данных
1. Рассчитать критическую частоту вращения барабана по формуле (2.2). Результаты расчета записать в табл. 2.1.
2.
Рассчитать
значение коэффициента заполнения барабана
шарами по формуле (2.5). Полученное значение 3. Используя формулы (2.5) и (2.4) определить экспериментальное и теоретическое значение среднего диаметра частиц измельченного материала. Результаты расчета записать в табл. 2.3. 4. Рассчитать экспериментальную (по количеству измельченного материала) и теоретическую производительности барабанной мельницы. Полученные значения записать в табл. 2.3. 5. Сравнить расчетные и действительные (опытные) значения среднего диаметра частиц измельченного материала и производительности мельницы и сделать соответствующие выводы. 6. Сформулировать условия безопасной эксплуатации барабанной мельницы. 7. Предложите наиболее эффективное, на ваш взгляд, защитное устройство. Контрольные вопросы
1. Сформулируйте цель измельчения твердых материалов? 2. Перечислите известные способы измельчения твердых материалов. 3. Сформулируйте физический смысл степени измельчения. 4. Охарактеризуйте принцип действия барабанных мельниц. 5. Объясните, до какого предела можно увеличивать число оборотов барабана. 6. Сформулируйте физический смысл коэффициента заполнения барабана мелющими телами. 7. Назовите основные параметры, влияющие на производительность мельницы. 8. Сформулируйте условие подбора размера шаров для измельчения конкретного материала. 9. Как определить средний размер измельченного материала? 10. Какая передача применяется для вращения барабана лабораторной установки? 11. Назовите основные источники вредных воздействий на персонал. 12. Какие защитные устройства целесообразно использовать при работе шаровых мельниц?
|