авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 ||

Вибропневмосепарация измельченных продуктов резинотканевых отходов

-- [ Страница 2 ] --

При малых амплитудах колебаний вибростола (11,5мм), содержание в смеси текстильных включений не оказывает влияние на скорость транспортирования смеси. С возрастанием амплитуды колебаний, текстильные включения существенно замедляют скорость транспортирования всей резинотканевой смеси.

В результате обработки экспериментальных данных было получено эмпирическое уравнение для определения влияния процентного содержания текстильного корда в смеси на общую скорость транспортирования смеси по поверхности вибростола:

(6)

– массовая доля текстильного корда в резинотканевой смеси.

Уравнение (6) справедливо в диапазоне амплитуд А=2,33мм, при = 12.

Третья глава посвящена исследованию скоростей витания основных составляющих компонентов резинотканевой смеси.

Для оптимальных режимов работы вибропневмосепаратора необходимо знать значения скоростей витания всех составляющих данной смеси - частиц резиновой крошки ниток, волокон и их агрегатов (рис. 7).

При этом под оптимальными понимаются такие режимы работы вибропневмосепаратора, при которых, с одной стороны, резиновая крошка должна быть как можно более полно отделена от волокон (содержание волокон в мелкой резиновой крошке не должно быть более 1,01,5%, при начальном содержании их в исходной смеси 1045%), с другой – должны обеспечиваться минимальные потери самых мелких частиц резиновой крошки, уносимых воздушным потоком вместе с текстильными волокнами в циклон.

Исследованиям процесса уноса частиц из кипящего и виброкипящего слоя посвящено большое количество работ в частности, О.М. Тодеса, В.А. Членова и Н.В. Михайлова и др. Но, как показали наши расчеты, ни одна из предложенных ранее математических зависимостей не позволяет надежно рассчитать скорости витания частиц резиновой крошки, кордного волокна в виде нитей, пуха и их агрегатов.

а) б) в)

Рис 7. Компоненты резинотканевой смеси: а) резиновая крошка; б) агрегаты волокон (пуха); в) нити

Расчет скоростей витания частиц резиновой крошки по уравнению (7)

(7)

показал, что значения скоростей, рассчитанных по уравнению, существенно отличаются от экспериментальных значений.

Для экспериментального определения вит исследуемых частиц нами была разработана и собрана установка, представляющая собой стеклянный аппарат в виде аэродинамической трубы диаметром 50 мм, в которую подавался воздух из компрессора по соединительным шлангам, расход которого точно замерялся.

В результате математической обработки экспериментальных данных, полученных для резиновой крошки и агрегатов пуха, было получено уравнение, аналогичное уравнению (7), но с другими коэффициентами в знаменателе:

, (8)

которое обеспечивает удовлетворительное соответствие расчетных и экспериментальных данных.

Для кордных нитей, существенно отличающихся по форме от сферических частиц, необходимо искать другие расчетные зависимости.

Известно, что при достижении скорости витания вес частицы становится равен направленной вверх силе аэродинамического сопротивления. При турбулентном характере течения потока сила аэродинамического сопротивления P подчиняется закону Ньютона:

, (9)

где kc - коэффициент сопротивления воздушного потока сферической частице, равный 0,4;

Миделево сечение нити в зависимости от ее положения в потоке может принимать два значения:

  1. максимальное, то есть когда ось нити при движении располагается поперек воздушного потока в аэродинамической трубе, ;
  2. минимальное, то есть когда при движении нити в потоке осевая линия ее располагается параллельно оси трубы, .

Приравнивая силу аэродинамического сопротивления потока, обтекаемого частицу (нить, агрегат пуха или резиновую крошку), к ее весу, находим выражение для скоростей витания:

  1. для нитей: ; (10)
  2. для округлых агрегатов пуха и частиц резиновой крошки:. (11)

Использование уравнений (10) и (11) показало, тем не менее, для данных материалов существенное различие между расчетными и экспериментальными данными. Очевидно, что в них целесообразно ввести поправочные коэффициенты, которые учитывали бы форму частицы. В этом случае коэффициент сопротивления воздушного потока будет равен: , где f – поправочный коэффициент формы частицы.

Путем подстановки в уравнения (10), (11) экспериментально найденных значений вит был определен реальный коэффициент формы исследуемых частиц f (резиновой крошки, нитей и агрегатов пуха), который равен .

Рассчитанные таким образом коэффициенты формы частиц, обтекаемых воздушным потоком, f, составили: для монолитных частиц резиновой крошки – 2,5; для агрегатов пуха – 1,68; для нитей – 0,15. Таким образом, при расчете скоростей витания частиц резиновой крошки, нитей и агрегатов пуха, в уравнения (10,11) вместо коэффициента kc необходимо подставлять найденный нами коэффициент сопротивления воздушного потока , который учитывает формы данных частиц.

В четвертой главе, на основании ранее проведенных исследований, предлагается интенсивно разрушать агрегаты волокна и резиновой крошки уже на входе в вибропневмосепаратор, в результате чего предложена новая, усовершенствованная конструкция вибропневмосепаратора и методика ее расчета.

После измельчения изношенных автомобильных шин и предварительного извлечения металлокорда, резинотканевая смесь накапливается в емкостях откуда поступает в вибропневмосепаратор. При транспортировании тары, во время хранения в емкостях, смесь уплотняется, образуя при этом довольно прочные агрегаты волокна и резиновой крошки, что в дальнейшем негативно сказывается на процессе разделения смеси.

Для эффективного отделения волокнистого материала от резиновой крошки необходимо было, во-первых, разрушить прочные агрегаты волокна и крошки, а во-вторых, равномерно распределить разделяемый материал тонким монослоем по всей ширине вибропневмосепаратора.

Поэтому нами было предложено интенсивно разрушать непрерывно подаваемые питателем агрегаты смеси, растрясать исходный материал в виде тонкого монослоя, в зоне подачи на решетку вибростола, а также удалять большую часть освобожденного волокна из разрыхленного падающего слоя, путем его продува потоком воздуха в подающем и распределяющем материал патрубке.

Разрушающими и растрясающими агрегаты резинотканевой смеси явились 6 рядов стержней, вибрирующих вместе с вибростолом, оптимальный шаг между которыми был найден путем специальных исследований.

С целью определения эффективности разрыхления агрегатов и отделения волокна в загрузочном патрубке был проведен ряд исследований.

На рисунке 8 представлены фотографии резинотканевой смеси до загрузки в патрубок и после разрыхления смеси и удаления волокон в нем.

а) б)

Рис. 8. Резинотканевая смесь а) до загрузки в установку; б) на выходе из загрузочного патрубка

Результаты исследований приведены на рис. 9.

 Рис 9. Влияние скорости потока воздуха в-36 Рис 9. Влияние скорости потока воздуха в патрубке на унос резиновой крошки и волокна: 1) 0,3мм; 2) 0,5 мм; 3) 0,9 мм; 4) 1,5 мм;5) 2,5 мм; 6) текстильное волокно

В результате обработки экспериментальных данных, с применением прикладной математической программы, были получены эмпирические зависимости, позволяющие определить влияние скорости потока воздуха на унос текстильных волокон и самой мелкой фракции резиновой крошки в загрузочном патрубке, размеры частиц которой менее 0,3мм.

Найденные зависимости позволяют нам найти такую скорость потока воздуха в отсасывающем патрубке, при которой из исходной смеси возможно удалить уже на первой стадии разделения максимальное количество волокна (до 60%) при минимальном уносе частиц резиновой крошки (до 18%).

Схема нового, запатентованного вибропневмосепаратора с двумя стадиями отделения резиновой крошки от волокна, представлена рис. 10.

Рис.10. Схема усовершенствованной пилотной установки по разделению резинотканевой смеси. (1 – зона разрушения и разрыхления агрегатов резинотканевой смеси и первичного удаления волокна; 2 – зона агломерации волокна; 3 – зона вторичного отделения мелких агрегатов волокна и микроволоконец, а также частичной классификации резиновой крошки; 4 – зона рассева резиновой крошки на фракции; 5 – разрыхлительные стержни)

В работе были проведены исследования, позволяющие определить влияние таких факторов, как угол наклона вибростола, его амплитуды и аэродинамической подъемной силы воздушного потока на эффективность просева резиновой крошки.

На рис. 11-13 представлены результаты экспериментов.

Рис. 11. Зависимость эффективности просева материала от угла наклона вибропневмосепаратора 1) = 10; 2)= 12; 3) = 16 Рис. 12. Зависимость эффективности просева материала от амплитуды колебаний вибропневмосепаратора: 1)А = 0,9 мм; 2) А = 1,3 мм; 3)А=1,5мм; 4)А = 1,9 мм
 Экспериментальные (сплошные-40 Рис.13. Экспериментальные (сплошные линии) и расчетные (пунктирные линии) значения эффективности просева материала с учетом аэродинамической подъемной силы: 1,1а) = 0м/с; 2,2а) = 1,5 м/с; 3,3а) = 2м/с

Обработка экспериментальных данных позволила получить эмпирическую зависимость эффективности просева резинотканевой смеси от длины вибропневмосепаратора (Lc) и скорости потока воздуха в отверстиях решетки ().

. (12)

На рис. 13 представлены результаты сравнения расчетных и экспериментальных данных зависимости эффективности просева материала от скорости потока воздуха и длины вибропневмосепаратора.

Погрешность между экспериментальными и расчетными по уравнению (12) данными составляет ±8% в диапазоне скоростей потока воздуха в отверстиях виброрешетки = 02,5м/с.

Также в четвертой главе диссертации предложена методика расчета вибропневмосепаратора, в которой по заданной производительности рассчитываются основные режимно-технологические и конструктивные параметры устройства вибропневморазделения резинотканевой смеси.

Основные результаты и выводы по работе

  1. Предложена новая конструкция вибропневмосепаратора для разделения резинотканевой смеси, являющейся продуктом переработки изношенных шин.
  2. Найдены эмпирические зависимости, связывающие скорость транспортирования резинотканевой смеси с углом наклона вибростола и амплитудно-частотными характеристиками.
  3. Получены расчетные уравнения, позволяющие определить скорости уноса кордного волокна и резиновой крошки, отличающиеся от общепринятых уравнений, предложенных в литературных источниках.
  4. Показано, что установка загрузочного патрубка с разрыхлительными элементами и дополнительным зонтом для отсоса текстильного волокна на входе вибропневмосепаратора позволяет отделить до 60% волокон текстильного корда.
  5. Разработана методика расчета вибропневмосепаратора при заданных производительности и к.п.д. разделения резинотканевой смеси на составляющие.

Основные обозначения, принимаемые в работе: – угол наклона вибропневмосепаратора; Gдеб – возмущающая сила инерции дебалансного вибровозбудителя; А – амплитуда колебаний вибропневмосепаратора; g, gт – ускорение свободного падения; m – масса вибростола; и – скорость транспортирования резиновой крошки относительно стола вибропневмосепаратора; – массовая доля текстильного корда в резинотканевой смеси; Re – число Рейнольдса; d – диаметр частицы; vв – кинематический коэффициент вязкости; – плотность материала; вит – скорость витания; l – длина нити; dнити – диаметр нити; dм – эффективный диаметр частиц; kc – коэффициент сопротивления воздушного потока сферической частице; kc1 – коэффициент сопротивления воздушного потока исследуемым частицам; f – поправочный коэффициент, учитывающий форму частицы; Sмид – миделево сечение частицы; в – плотность воздушного потока; , – проекции скорости частицы относительно просеивающей поверхности на оси и подвижной системы координат; Pа – аэродинамическая подъемная сила; м – плотность материала; – эффективность просева резинотканевой смеси; Lc – длина вибростола; – скорость потока воздуха в отверстиях решетки вибростола; – угол между направлением действия аэродинамической подъемной силы и нормалью к поверхности вибростола.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

  1. Козлов, А.М. Определение скоростей витания резиновой крошки и кордного волокна экспериментальным и расчетным путем / А.М. Козлов, В.Н. Блиничев, С.А. Комаров // Известия вузов. «Химия и химическая технология». – Иваново, 2010. – Том 53, вып. 3, – С.122 – 124.
  2. Козлов, А.М. Утилизация изношенных шин и скорости витания резиновой крошки и кордного волокна / А.М. Козлов // Материалы II Международной научно-практической конференции «Наука в современном мире». – М.: Спутник+, 2010. – С.232 – 237.
  3. Козлов, А. М. Скорости витания резиновой крошки и кордного волокна / А.М. Козлов, Л.В. Крылов // Тезисы докладов студенческой научной конференции Дни науки – 2009 «Фундаментальные науки – специалисту нового века». – Иваново, 2009. – С.175.
  4. Козлов, А.М. Разработка высокоэффективного вибропневмосепаратора по разделению резинотканевых смесей / А.М. Козлов, В.Н. Блиничев, С.А. Комаров // Труды Международного симпозиума, посвященного 175-летию со дня рождения Д.И. Менделеева «Повышение ресурсо- и энергоэффективности: наука, технология, образование». – М.: РХТУ, 2009. – С. 12 – 13.
  5. Козлов, А. М. Разработка высокоэффективного устройства для разделения резинотканевых смесей / А.М. Козлов, В.Н. Блиничев, С.А. Комаров //Материалы XIII Международной научно-технической конференции «Наукоемкие химические технологии-2010». – Иваново, 2010. – С.324.
  6. Пат. на полезную модель 96795 Российская Федерация, B07B9/00, B29B17/02, B07B1/46, B07B1/40. Устройство для сепарации резинотекстильных смесей / Козлов А.М., Блиничев В.Н., Комаров С.А.; заявитель и патентообладатель ИГХТУ; опубл. 20.08.10, Бюл. №23. – 2 с.

Автор выражает благодарность кандидату химических наук Комарову Сергею Анатольевичу за ценные консультации и помощь в проведении научно-исследовательских работ



Pages:     | 1 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.