Основные процессы и аппараты технологии промышленных взрывчатых веществ - Генералов М.Б.
ISBN 5-94628-130-5
Скачать (прямая ссылка):
Барабанные мельницы сравнительно просты по конструкции и удобны в эксплуатации. Однако они имеют существенные недостатки: малые скорости воздействия мелющих тел на материал, в работе участвует только часть мелющих тел, рабочий объем барабана используется только на 35—45%, расход энергии составляет 35—40 кВт ч/т; в отдельных случаях при помоле прочных материалов эта величина может быть в 5—10 раз больше.
Типоразмер барабанных мельниц определяется внутренним диаметром D и длиной L его цилиндрической части. В зависимости от формы барабана мельницы могут быть цилиндроконические (L< D —
130 а
ft d
О- Я fro
у
ж
N
~ ЯНН
А
NHt=P
Рис. 5.11. Основные схемы барабанных мельниц
рис. 5.12, а), цилиндрические короткие (L/D< 1 - рис. 5.12,6), цилиндрические длинные (1 < L/D < 3) и трубные (L/D > 3 - рис. 5.12, в). Трубные мельницы обычно имеют несколько камер по длине, на которые они делятся внутренними перегородками.
В производстве ПВВ для измельчения бризантных взрывчатых веществ преимущественное применение имеют цилиндрические короткие мельницы периодического и непрерывного действия с шаровыми мелющими телами и без них (мельницы с самоизмельчением). Внутренняя поверхность барабана имеет деревянную футеровку; материал измельчающих шаров — дерево, фарфор или полимеры.
Режим работы барабанных мельниц характеризуется следующим. Характер движения мелющих тел во вращающемся барабане зависит от его угловой частоты вращения ю. При небольшой частоте вращения мелющие тела, например шары, увлекаются барабаном в сторону его вращения (рис. 5.13, а), поднимаются и затем скатываются параллельными слоями вниз. Такой режим движения шаров называется каскадным. Материал, находящийся при этом в барабане, измельчается раздавливанием и истиранием при перекатывании шаров.
При большой частоте вращения барабана (рис. 5.13, б) каждый шар в верхней зоне отрывается от слоя или стенки барабана и свободно па-
•>} -и, а
-E ¦•
б L
з-
в L
lEJ
РИС; 5.12. Корпуса барабанных мельниц
131 Рис. 5.13. Режимы работы барабанных мельниц
дает по параболической траектории, возвращаясь в слой шаров и материала с ударом (на рисунке шары соседних слоев для наглядности показаны светлыми и темными). Этот режим движения шаров называется водопадным. При этом режиме материал измельчается более эффективно, чем в предыдущем случае, что обусловлено воздействием удара, а также, частично, раздавливанием и истиранием.
Для приближенного определения условий отрыва и свободного движения шара массой W1 его рассматривают как материальную точку, на которую действуют лишь массовые силы (тяжести и центробежного поля). Отрыв шара в некоторой точке А (рис. 5.14) от цилиндрической стенки барабана радиусом R происходит при условии:
mg cos а> Pil,
где а - угол наклона вектора окружной скорости шара vK горизонту; Pii — центробежная сила, действующая на шар; P11 = wco2.
Следовательно, условие отрыва и свободного падения, которое можно получить из уравнения wgcos а > wco2/?, имеет вид:
при этом угол отрыва шара должен удовлетворять условию 0 < ос <
Критическая угловая частота вращения барабана (Oicp, при которой мелющий шар проходит верхнее положение (а = 0), не отрываясь от корпуса барабана,
< л/2.
132 X
, ~t, V ) .*
aijjslteq
X
Рис. 5.14. Схема к расчету угловой частоты вращения барабана мельницы
В барабанных мельницах угловая частота вращения барабана обычно составляет to = (0,3 + 0,8)о)кр.
Существует оптимальные угол отрыва и частота вращения барабана, при которых максимальны высота падения шара и, следовательно, его кинетическая энергия в момент удара. В системе координат х — у (см. рис. 5.14) высота падения шара определяется ординатой yD в точке соприкосновения шара со слоем после падения.
Траектория движения шара при свободном падении при условии, что начальная скорость шара v направлена под углом а к горизонтали, представляет собой параболу. Уравнение траектории в параметрическом виде будет:
х = v/cosa, у = vt sina - gt2/2,
где t — время, отсчитываемое с момента отрыва шара.
Поскольку V = (S)R =V Rg cosa, уравнение траектории «да
(5.14)
134 *2 h 1 ¦
~ * (5.15)
2 R cos a
С учетом уравнения (5.15) координаты точки D на окружности барабана
yD = —4R sin2a cosa; xD = 4R sina cos2a. (5.16)
Для определения уJknax следует в первом выражении уравнения (5.16) первую производную приравнять к нулю и найти оптимальный угол <х0п
= -8/? sin a cos2 a+4fisin3 a = О,
da
откуда tg (X0n = VYh a0n = 54°40'. Следовательно,
®on = ^?^ = ?! "on -0,76^. (5.17)
Такое соотношение между юоп и (Oicp практически соответствует значениям, выявленным при эксплуатации барабанных мельниц [6].
Производительность барабанных мельниц зависит от многих факторов, некоторые из которых трудно поддаются учету. По этой причине производительность шаровых мельниц Q рассчитывают по эмпирическим уравнениям применительно к определенным продуктам измельчения:
Q= b,45V4D{mJV)Wqk,
