Моделирование гидродинамических процессов

Содержание

 

   1 Моделирование гидродинамических процессов на основе теории подобия.______4

   2 Механические процессы и аппараты. Проектирование аппаратов для ДСУ____ 6

  2.1 Обоснование и выбор схемы дробления____________________________________7

   2.2 Расчёт и выбор аппаратов первой стадии дробления________________________8

   2.3 Определение процентного содержания фракций продукта первичного

             Дробления___________________________________________________________9

   2.4 Обоснование и выбор промежуточного грохота____________________________11

   2.5 Расчёт и выбор аппаратов второй стадии дробления_______________________12

    2.6 Определение процентного содержания фракций продукта вторичного

              дробления и суммарного выхода  фракций_______________________________13                                               

   2.7 Расчёт и выбор товарного грохота________________________________________13

  2.8 Расчёт аппаратов транспорта и хранения материала_______________________16

   2.9 Разработка технологической схемы ДСУ__________________________________21

   3 Гидромеханические процессы и аппараты__________________________________22

   3.1 Процессы гидроклассификации  и воздушной сепарации___________________ 22

    3.2 Проектирование  циклона______________________________________________ 22

   4 Разработка аппаратов  в технологии строительных материалов______________ 25

  4.1 Назначение, сравнительная характеристика, области применения аппарата__25

   4.2 Устройство, принцип  работы и схема аппарата____________________________26

   4.2 ТЭП и области применения аппарата ____________________________________27

   7 Техника безопасности и охрана окружающей среды. _________________________27

Список используемой литературы.____________________________________________29

 

1 Моделирование гидродинамических процессов на основе теории подобия.

 

Для экспериментального изучения в  лабораторных условиях некоторого производственного процесса изготовлена геометрическая модель производственного аппарата в масштабе 1:10, в производственном аппарате рабочее вещество - горячий воздух c температурой 85°С при атмосферном давлении, движущейся со скоростью 2,1 м/с. В лабораторной модели предполагается  применять в качестве рабочего вещества воздух с температурой 21°С. Определить возможно ли получение при этих условиях полного гидродинамического подобия промышленного аппарата и модели. Какова должна быть скорость воздуха в модели. При необходимости назначить модель с полным подобием.

Для решения задачи используются критерии Рейнольдса и Фруда:

;

Для соблюдения полного гидродинамического подобия при подобных граничных условиях необходимо равенство критериев подобия модели в реальном аппарате

,                                       

  ,                                                 

где ω₁ и ω₂ – скорости в аппарате и модели;

 l₁ и l₂ –размера аппарата и модели;

 ρ₁ и ρ₂ – плотность рабочего вещества;

 μ₁ и μ₂ – вязкость вещества.

Из таблицы [ 1 ] берем значение плотности рабочего вещества (воздуха) ρ_в при 0°С ρ_о=1,29 кг/м³. Делаем корректировку на температуру:

 кг/м³

 кг/м³

Необходимо найти вязкость воздуха  по номограмме:

Т. к. соотношение 1:10, то l₂=0,1l₁

Скорость воздуха в модели по критерию Рейнольдса:

м/с

Согласно 3-ей теории подобия необходимое  и достаточное условие будет  выполняться, если скорость модели будет 15 м/с.

Скорость воздуха в модели по критерию Фруда:

 

 м/с

 

Вывод: Получение полного гидродинамического подобия для принятой модели (1:10, t₂=21°С, воздух) не возможно. Следует изменить модель.

 

 Модель №2

 

Изменим рабочее вещество в модели Cl2, а также температуру в модели t₂=

-20°С и примем масштаб 1:3,39. В связи с изменившимися параметрами, корректируем плотность:

 кг/м³

Динамический коэффициент вязкости в новой модели определяем по номограмме. Для t₂=-20°С и соотношения 1:3,39

Находим скорость в модели по критерию Рейнольдса:

м/c

Проверяем подобие по равенству  критерия Фруда:

м/c

Вывод: во второй модели принято рабочее вещество SO2 с температурой

-20°С и масштабом 1:3,39. Получили полное гидродинамическое подобие: м/c; м/c. Следовательно, принимаем скорость во второй модели, равную 1,14 м/c.

2 Расчёт механических процессов измельчения и классификация материалов, проектирование аппаратов для ДСУ

 

Основные положения.

Дробильно-сортировочные  установки (ДСУ) широко применяются в строительстве для производства щебня. В них осуществляются все технологические операции по измельчению камня, сортировки его по фракциям и в случае необходимости может осуществляться промывка с целью удаления

 

органических и неорганических примесей.

Эффективность использования ДСУ  и качество продукции определяются правильностью расчёта и выбором  машин, регулировкой их параметров. Целью выполнения требований целесообразно расчёт вести в следующей последовательности:

1) Изучить особенности конструкции и работы машин, входящих в комплекс ДСУ.

2) Рассчитать, выбрать дробильно – сортировочные машины.

3) Определить процентное содержание  фракции продуктов дробления.

4) Составить технологическую схему  ДСУ.

5) Решить вопросы техники безопасности и охраны окружающей среды при работе установки.

2.1 Обоснование и выбор схемы дробления.

 

Дробление камня на щебень в зависимости  от конкретных условий может производиться в одной или последовательно в нескольких дробилках. В первом случае осуществляется одностадийное дробление, во втором – многостадийное.

Исходные данные:

= 210 ;

= 20 ;

=8 ;

=1,15.

Выбор схемы дробления  определяется степенью измельчения:

где – максимальный размер загружаемого камня;

– максимальный размер щебня.

При принимается одностадийная схема дробления, при - многостадийная схема дробления (двухстадийная).

т.к. , следовательно, принимаем многостадийное дробление.

Для первичного дробления  возьмём щёковую дробилку, а для вторичного - валковую дробилку.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Технология при двухстадийном  дроблении.

 

                                              Приемный бункер

 

 

                                         Колосниковый питатель

 

 

                                   Щековая дробилка(1-я стадия)

 

 

                                       Промежуточный грохот (сито)

 

 

 

 

 

 

 

                     Подситный продукт  Надситный продукт

 

      Валковая

дробилка (2-я стадия)

 

 

                                                   Товарный грохот

 

 

                                     Бункер мельницы или склад                                                                            

 

Рис.1.- Технология при двухстадийном дроблении.

2.2 Расчёт и выбор аппаратов первой стадии дробления.

 

При выборе модели щековой дробилки учитываются следующие параметры:

1) Максимальный размер  загружаемого камня =210 ;

2) Расчетная производительность ,

 где – коэффициент неравномерности подачи материала.

По этим значениям выбираем дробилку.

При и = 210 выбираем щековую дробилку

 

 

С– 182Б [ 2 ].

Технические характеристики дробилки:

– длинна камеры дробления

– ход подвижной щеки дробилки

– число качаний подвижной щеки дробилки

 

Производительность дробилки зависит от степени дробления и изменяется в широких пределах. По условиям обеспечения эффективности использования машины и безопасности работы степень дробления должна находиться в пределах .Поэтому для выбранной модели дробилки необходимо убедиться, что она обеспечивает расчётную производительность, и степень дробления находиться в указанных пределах. Для этой цели строят график Расчеты для построения графика сводятся в таблицу.

 

Таблица 1. - Расчет производительности дробилки.

Dmax	i	dmax, мм	S, мм	b,мм	α,град	h,мм	v,м³	n,качаний в мин.	μ	П,м³/ч
210	4	52,5	25	400	21	65,1	0,00169	300	0,5	15,21
	6	35					0,00124			11,26
	8	26,3					0,00101			9,09

 

При расчёте приняты следующие обозначения:

- максимальный размер щебня;

- ход подвижной дробилки щеки, принимаем по таблице;

- длина камеры дробления, принимается по таблице;

- угол захвата щёковой дробилки, обычно ;

- высота призмы материала, разгружаемого за один оборот вала дробилки ; мм

- объём призмы материала, выпадающего из зоны дробления за один ход подвижной щеки

м³;

м³;

м³;

- производительность дробилки 

- число качаний повижной щеки  дробилки,

 

 

- коэффициент разрыхления материала.

м³/ч;

м³/ч;

м³/ч;

Строим график зависимости П=f(i):

Рис. 2. – График для определения максимальных значений степени дробления П=f(i);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

График даёт возможность  убедиться, что выбранная модель дробилки обеспечивает расчётную производительность при изменении степени дробления в доступных пределах, установить максимальное значение последней и определить размер ширины разгрузочного отверстия дробилки по формуле:

Таким образом, выбранная модель дробилки обеспечивает заданную производительность при степени дробления i=7,85.

2.3 Определение процентного содержания фракций продукта первичного дробления

 

При дроблении камня  образуются фракции различного гранулометрического состава, которые в соответствии с ГОСТом расформировываются по крупности:  0-5; 5-10; 10- 20; 20-40.

Процентное содержание фракций зависит от ширины разгрузочного  отверстия дробилки и устанавливается по графику 1, составленному по результатам ситового анализа.

Расчёты по определению  выхода фракций сводим в таблицу 2:

Таблица 2. - Определение выхода фракций после первичного дробления в щековой дробилке.

 

Размер фракций, мм	% от общего объема	Расчетный коэффициент	Расчетная производительность, м3/ч	Выход фракций, м3/ч	Примечание
0-5	6	0,06	9,2	0,552	62 %
5-10	12	0,12		1,104
10-20	44	0,44		4,048
>20	38	0,38		3,496	38 %
Всего	100	1		9,2