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.