Кобылкин Д.С.
ГОУ ВПО Оренбургский государственный университет,
кафедра МАХПП, Россия
Теотретические предпосылки процесса
измельчения зерновых культур при
разрежении воздуха в рабочей камере дробилки
В тезисе описывается
влияние пониженного давления воздуха на процесс измельчения на основе обзора
работ, изучающих теорию измельчения зерновых культур.
Процесс измельчения
весьма энергоемок в зависимости от вида выпускаемых комбикормов и
технологической оснащенности предприятия, расход электроэнергии на измельчение
сырья при производстве комбикормов составляет
40 – 70 % от общих затрат на технологические цели [1]. Выбор оптимальных режимов
измельчения и подбор измельчающих машин
является одной из основных задач в процессе кормоприготовления.
Наибольшее распространение
измельчителей зерновых в комбикормовом производстве и фермерских хозяйствах
получили молотковые дробилки.
Известно, что в дробилках, где измельчение происходит посредством свободного удара, эффективность процесса зависит от рабочей скорости молотков [2,3]. Эту скорость стремятся приблизить к критической, т.е. к такой, при которой происходит наибольшее разрушение материала при ударном его взаимодействии с рабочими органами дробилки.
Мельников С.В. на
основании экспериментальных данных по измельчению единичных зерновок
получил формулу разрушающей скорости, в
которой определил, что разрушающая скорость зависит от физико-механических
свойств измельчаемого материала и величины допустимой деформации. Согласно его
теории в дробилках не обеспечивается условие однократного разрушения зерна,
т.к. на процесс измельчения оказывает свое
действие вращающийся в дробильной камере продукто-воздушный слой, в
результате чего скорость соударения молотков с зерном становится меньше. В своих формулах Мельников С.В. учитывает скорость продукто-воздушного слоя,
и выясняет, что скорость молотка для однократного разрушения должна быть в
1,5...2 раза выше расчетной разрушающей [3].
Аналитическое выражение для
определения скорости продукто- воздушного слоя предложено Антимоновым С.В. [2]
, (2)
где Рn – реактивное давление на стенке
рабочей камеры дробилки;
Ра – давление воздуха в рабочей камере дробилки;
rсл – плотность продукто-воздушного слоя;
rn – внешний радиус слоя;
rа – внутренний радиус слоя.
Из выражения (2) видно, что, чем
меньше давление в рабочей камере дробилки, тем меньше скорость
продукто-воздушного слоя. Вследствие уменьшения скорости продукто-воздушного
слоя, увеличивается скорость соударения
молотков с зерном, что позволяет сократить время на разрушение зерна, таким
образом, снизив удельный расход энергии цикла дробления.
Для увеличения эффективности и
снижения затрат энергии процесса
измельчения нами предлагается создавать разрежение воздуха в рабочей камере
дробилки, так как разрежение, т.е. понижение давления воздуха в рабочей камере
дробилки, позволяет снизить действие
возникающего в дробильной камере воздушно-продуктового слоя.
Но, как отмечает большинство ученых, при
уменьшении скорости воздушно-продуктового слоя увеличивается нагрузка на
рабочие органы, так как при этом наблюдается возрастание плотности слоя [3,4].
Данная теория верна при нормальном атмосферном давлении в рабочей камере.
При понижении давления в камере
дробилки, нагрузка на рабочие органы или, иначе говоря, момент сил
сопротивления воздушно-продуктовому слою будет совсем иная.
Так уменьшение сопротивления воздушно-продуктовому слою в процессе
измельчения, при разрежении воздуха в камере затрагивается в
работе Зайцевой Н.А. Ею было предложено выражение для нахождения момента сил сопротивления M1
движению молотка в воздушно-вихревой зоне [2]:
(3)
где коэффициент гидравлического сопротивления движению молотка в
воздушно-вихревом слое;
количество молотков на
роторе;
высота молотка;
плотность воздуха.
Данная формула
получена для нормального давления воздуха. Как видно из формулы, момент
сил сопротивления движению молотка зависит от коэффициента гидравлического
сопротивления движению молотка в воздушно-вихревом слое, плотности воздуха,
которые в свою очередь зависят от степени разреженности воздуха в рабочей
камере. Чем больше разреженность воздуха в камере, тем меньше ρ1 и ξ1
, тем меньше момент сил сопротивления M1
движению молотка в воздушно-вихревой зоне.
Таким
образом, на основании существующих теорий измельчения можно прийти к выводу,
что разрежение воздуха в камере дробления ведет к уменьшению нагрузки на
рабочие органы и увеличению скорости измельчения, это позволяет снизить затраты
энергии на измельчение.
Литература:
1.
Гийо Роже. Проблемы измельчения материалов и ее
развитие. М.: Стройиздат, 1964-225 с.
2.
Антимонов
В.С., Зайцева Н.В., Соловых С.В. Исследование скорости
продукто-воздушного слоя в рабочей камере дробилки. Тез.
докл. региональной конференции молодых ученых и
специалистов, Оренбург, 1998, - с. 122.
3.
Мельников
С.В. Механизация и автоматизация животноводческих ферм. Учеб или учебн. пособие
для вузов. Л.: Колос. Ленинград. отделение.
1978. - 560 с.
4.
Кулаковский И.В., Кирпичников Ф.С., Резник Е.И. Машины и оборудование
для приготовления кормов Ч. I. Справочник. - М.: Россельхозиздат, 1987.- 285 с.