Теоретические основы процесса сепарирования зерновых культур и продуктов их размола

Размещено на http://www.allbest.ru/

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА СЕПАРИРОВАНИЯ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР И ПРОДУКТОВ ИХ РАЗМОЛА

Коротова В.В.

Оренбургский государственный университет

В перспективных технологических схемах измельчения сырья в комбикормовой промышленности используется сепарирующее оборудование.

Сепарирование сыпучих материалов - крупнейшая общеинженерная проблема для многих отраслей промышленности. Наибольшую остроту она приобретает применительно к разделению зерновых материалов, что обусловлено жесткостью требований, предъявляемых как к условиям ведения процесса сепарирования, так и к его технологической эффективности. [1]

Выполнено большое число научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, посвященных изучению и решению, как частных, так и общих проблем повышения эффективности процессов сепарирования зерновых материалов в поле гравитационных сил.

Характер динамического взаимодействия сыпучего материала с разделительной поверхностью, определяющий эффективность сепарирования, зависит от характера движения этих объектов и формы поверхности. В этом смысле Авдеев Н.Е. все сепараторы подразделяет по динамическому признаку на гравитационные и инерционно-гравитационные.

К первой группе следует отнести сепараторы, у которых плоская разделительная поверхность либо неподвижна, либо совершает прямолинейное движение. Для таких сепараторов характер взаимодействия между частицами сыпучего материала и разделительной поверхностью полностью определяется гравитационным полем. Примером могут служить рассевы, которые получили широкое распространение не только в комбикормовой, но и в других отраслях пищевой промышленности. [2]

К инерционно-гравитационным сепараторам можно отнести все сепараторы, у которых разделительная поверхность движется с постоянным или знакопеременным ускорением, а также сепараторы с неподвижной криволинейной разделительной поверхностью (например, бичевые вымольные машины). По указанной классификации центробежные сепараторы относят ко второй группе.

Основой подавляющего большинства сепарирующих машин является набор перфорированных разделительных поверхностей - сит, отличающихся размерами и формой отверстий. Необходимые условия выделения проходовой частицы - ее движение относительно разделительной поверхности и наличие силы, действующей на частицу в направлении, перпендикулярном плоскости расположения отверстия сита. При рассмотрении условий, при которых частица проходовых размеров может выделиться через прямоугольное отверстие сита

Сепарирование по геометрическим признакам является самым распространенным технологическим процессом на зерноперерабатывающих заводах. Поэтому, естественно, именно для этого процесса впервые были применены вращающиеся разделительные поверхности, позволяющие усилить эффект сепарирования в результате использования центробежных сил.

В цилиндрических сепараторах с вертикальной осью вращения разделяемый материал поступает на распределительный диск, установленный в верхней части ротора центрифуги. Под действием центробежных и кориолисовых сил инерции зерновой материал подается на сепарирующую поверхность и движется по ней сверху вниз под действием силы тяжести. Выделение проходовой фракции через отверстия перфорированного ротора происходит под действием центробежных сил.

В конических центробежных сепараторах зерновой материал поступает в нижнюю часть центрифуги, откуда при помощи распределительного устройства он подается на перфорированный ротор. Далее сепарируемый продукт движется по ротору снизу вверх под действием составляющей центробежной силы, направленной вдоль образующей конуса. Выделение проходовой фракции происходит при этом в результате действия составляющей центробежной силы, которая направлена перпендикулярно сепарирующей поверхности. [3-5]

Таким образом, в центрифугах с цилиндрическим ротором центробежные силы используются только для улучшения условий выделения проходовой фракции, а перемещение продукта происходит под действием сил тяжести. В центрифугах с коническим ротором центробежные силы используются для интенсификации, как перемещения продукта, так и выделения проходовой фракции.

Основным схемным признаком центробежных сепараторов является конструкция их разделительного органа - ротора. Именно формой ротора в большей мере определяются характеристики инерционно-гравитационного силового поля, в котором происходит разделение сыпучих материалов в центробежных сепараторах.

В зависимости от конструкции ротора можно выделить следующие основные типы центробежных сепараторов: конические, цилиндрические, лопастные, дисковые. К центрифугам с коническим ротором близко примыкают центробежные сепараторы с криволинейной поверхностью ротора (параболоид или гиперболоид вращения).

По функциональному признаку разработанные к настоящему времени центробежные сепараторы сыпучих материалов также можно подразделить на несколько групп. В частности, зерновые материалы при помощи центробежных сепараторов можно разделять по ширине и толщине. Так как в цилиндрических сепараторах увеличение центробежной силы приводит к увеличению силы трения, то при заданных параметрах процесса сепарирования увеличение угловой скорости ротора больше некоторого предела может привести к «заклиниванию» продукта в роторе, то есть прекращению его движения относительно сепарирующей поверхности. [6-7]

Предельное значение угловой скорости цилиндрического ротора было определено из условия равновесия системы сил, действующих на частицу продукта в направлении образующей цилиндра:

 (1)

где, g - ускорение свободного падения;

f - коэффициент трения частицы по поверхности ротора;

R - радиус ротора.

Подведя итог, можно сказать, что при сепарировании желательно использовать центробежную силу для интенсификации процесса сепарирования.

сепарирование зерновой доизмельчитель

Список литературы

1. Волошин, Е.В. Совершенствование процесса измельчения зернового сырья при производстве комбикормов: дис. канд. тех. наук / Е.В. Волошин. - Москва, 2002. - 153 с.

2. Устройство для разделения смесей: пат. 2167006 Рос. Федерация: МПК:7B07B7/083A / Глебов Л.А., Коротков В.Г., Кузнецов О.А., Волошин Е.В.; заявитель и патентообладатель Оренбургский государственный университет. - № 99123474/03; заявл. 09.11.1999; опубл. 20.05.2001, Бюл. № 23 (II ч.). - 3 с.

3. Волошин, Е.В. Доизмельчитель зернового сырья при производстве комбикормов / Е.В. Волошин // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры [Электронный ресурс]: материалы Всероссийской научно-методической конференции; Оренбург. гос. ун-т. - Оренбург: ОГУ, 2016. - С. 1087-1089.

4. Волошин, Е.В. Определение основных параметров работы доизмельчителя комбикормов / Е.В. Волошин // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры [Электронный ресурс]: материалы Всероссийской научно-методической конференции; Оренбург. гос. ун-т. - Оренбург: ОГУ, 2018. - С. 1955-1960.

5. Коротков, В.Г. Оптимизация процесса обработки зернового сырья на шнековом пресс-экструдере / В.Г. Коротков, В.П. Попов, С.Ю. Соловых, Е.В. Волошин, С.В. Антимонов // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - 2018. - № 4 (72). - С. 186-189.

6. Волошин, Е.В. Исследование эффективности работы молотковой дробилки при измельчении смеси зернового и гранулированного сырья // Транспорт, наука, образование в XXI веке: опыт, перспективы, инновации: материалы VII Международной научно-практической конференции. - Оренбург: ОГУ, 2017. - С. 18-21.

7. Волошин, Е.В. Определение рациональных значений высоты измельчающих ребер и размера сепарирующего зазора доизмельчителя зернового сырья // Транспорт, наука, образование в XXI веке: опыт, перспективы, инновации: материалы VII Международной научно-практической конференции. - Оренбург: ОГУ, 2017. - С. 21-22.

Размещено на Allbest.ru