Моделирование гидродинамических процессов

 

После первичного дробления готовой продукции (фракция 0- 20) образуется 62%, следовательно, 38% поступает на вторичное дробление в конусную дробилку. В процессе дробления образуется лещадь (щебень продолговатой формы) размер которой может быть больше ширины разгрузочного отверстия дробилки. Принимаем максимальный размер лещади 41 мм (на 40-50 % больше разгрузочного отверстия).

 Таким образом, в результате первичного дробления готовая продукция составит 62% ,а максимальный размер камня для вторичного дробления составит 41мм.

2.4 Обоснование и выбор промежуточного грохота

 

Так как после первичного дробления выход готовой продукции составил 62%, то целесообразно установить промежуточный грохот, что позволит снизить потребную производительность вторичного дробления и поспособствует улучшению технико – экономических показателей установки.

Модель грохота выбирается по следующим параметрам:

1. Расчётная производительность.

 

2) Площадь сита, м².

3) Количество потребных сит.

Определяем потребную площадь сита:

,

     

      (т.к. размер отверстия сита 20 мм);

 К₁=1,016.

 

                      ;     ,

    К₂=0,81,

                       ;     ,

где X- содержание в нижнем классе зёрен размером менее половины отверстия размера сита, %.

     К₃=0,5 (т.к. угол наклона сита к горизонту );

(т.к. сито наклонное).

 

м².

Количество устанавливаемых сит – одно. При площади промежуточного грохота 1,16 и производительности 9,2 м³/ч принимаем промежуточный грохот С – 96А [2].

Технические характеристики грохота:

 

Полезная площадь сита              1,5 м²

Производительность     до 16 м³/ч

Потребляемая мощность               4,5 кВт

Угол наклона в градусах                17- 22

Масса, кгс        970

2.5 Расчёт и выбор аппаратов второй стадии дробления

 

Выбор дробилки для второй стадии дробления производится аналогично как и для первой:

1) Максимальный размер загружаемого  камня(по размеру лещади):

D_max=41мм (по размеру лещади);

2) Расчетная производительность П_р=3,496 м³/ч

Определяем размер разгрузочного отверстия дробилки по графику

d_max=20 мм; e =10 мм, что исключает получение лещади размером более

20 мм.

 

Выбираем валковую дробилку СМ-12Б [2].

 

Технические характеристики дробилки:

- пределы изменения ширины разгрузочного отверстия       10-30 мм

- максимальный размер загружаемого камня                         85 мм

 

- производительность                                                                 до 25 м³/ч

- мощность электродвигателя                                                    20 кВт

- число оборотов валков в минуту                                             75

- масса                                                                                           3,3 т.

2.6 Определение процентного содержания фракций продукта вторичного дробления и суммарного выхода фракций

 

Процентное содержание фракций зависит от ширины разгрузочного отверстия, принятой дробилки . Расчёты по определению выхода фракций сводим в таблицу 3.

 

Таблица 3. - Определение выхода фракций продукта вторичного дробления.

Размер фракции	% общего объёма	Расчётный коэффициент	Расчётная производительность	Выход фракции, м3/ч	Примечание
0-5	35	0,35	3,496	1,223	Готовая продукция
5-10	50	0,50		1,750
10-20	15	0,15		0,523
Всего:	100	1,00		3,496

 

 

Таблица 4. - Суммарный выход фракций первичного и вторичного дробления.

Стадия дробления	Выход фракции м3/ч			Готовая продукция
	0-5мм	5-10мм	10-20мм	%	/ч
I	0,552	1,104	4,048	62	4,51
II	1,223	1,750	0,523	38	4,69
Всего,	1,775	2,854	4,571	-	9,2
Всего, %	19,3	31,0	49,7	100	-

2.7 Расчёт и выбор товарного грохота

2.7 Расчёт и выбор товарного грохота

Расчёт и выбор товарного  грохота производится аналогично промежуточному, при этом количество потребных сит на одно меньше количества сортируемых фракций. Поскольку интенсивность грохочения зависит от размера отверстий сита  расчёт потребной площади сита производится для всех сит

 

индивидуально, а при выборе модели грохота учитывается максимальная

площадь сита.

 

Имеется продукт рассева  следующего гранулометрического состава:

0-5 мм – 19,3%

5-10 мм – 31,0%

10-20 мм – 49,7%

Выбираем комбинированную схему рассева с ситами, размером 5, 10, 20.

 

 

 

 

Схема гранулометрического состава:

 

Ø 20                                      

            10…20    49,7%             4,571 м³/ч         

Ø 10

             5…10     31,0%            2,854 м³/ч

Ø 5                                                                   

             0…5       19,3%             1,775 м³/ч

 

Расчёт потребной площади сит.

Расчёт производим по формуле:

.

 

Расчёт площади сита с ячейкой 10 .

     

      (т.к. размер отверстия сита 10 мм);

 К₁=1,00 (т.к. зёрен нижнего класса в исходном материале, поступающего на сито№10 содержится 50,3%),

 

                      ;     ,

    К₂=0,892,

                       ;     ,

где X- содержание в нижнем классе зёрен размером менее половины отверстия размера сита, %.

 

     К₃=0,5 (т.к. угол наклона сита к горизонту );

(т.к. сито наклонное).

 

Расчёт площади  сита с ячейкой 5 .

     

      м³/ч (т.к. размер отверстия сита 5 мм);

 К₁ = 0,893,

                      ;     ,

где X- содержание зёрен нижнего класса в исходном материале, %.

    К₂ = 1 (т.к. содержание в нижнем классе зёрен, размером менее половины размера отверстия сита принимаем за 50%),

    К₃ = 0,5 (т.к. угол наклона сита к горизонту );

    (т.к. сито наклонное).

 

Расчёт площади сита с ячейкой 20 .

     П=4,571 м³/ч

     (т.к. размер отверстия сита 20 мм);

К₁= 1,25,

;        ,

где X- содержание зёрен нижнего класса в исходном материале, %.

      К₂ = 1,37 (т.к. содержание в нижнем классе зёрен, размером менее половины размера отверстия сита принимаем за 100%),

      К₃=0,5 (т.к. угол наклона сита к горизонту );

(т.к. сито наклонное).

 

С учетом наибольшей площади  сита назначаем марку товарного грохота модели СМ – 742.

Технические характеристики товарного грохота:

Полезная площадь сита              2,42 м²

Производительность     до 80

Потребляемая мощность               5,5 кВт

Угол наклона в градусах                до 25

      Масса, кгс        2100

 

 

2.8 Расчёт аппаратов транспорта и хранения материала

Расчёт бункеров

Необходимо определить основные параметры пирамидально-призма-тического бункера, предназначенного для хранения в течении 4-ёх часов щебня фракций 10-20 мм; 4,571 м³/ч; ρ=1900 кг/м³; размер бункера в плане b x b= 2,2 x 2,2 м. Геометрические параметры бункера приведены на рис. 5.

 

 

Рис. 5 - Бункер для хранения сыпучих материалов.

 

 

 

Расчёт:

1) Определяем размер выпускного отверстия бункера:

,

где – поправочный коэффициент, для сухого материала ;

– максимальный размер загружаемого материала, ;

– угол естественного откоса материала в покое,

.

2) Принимаем размеры  разгрузочного отверстия  и определяем объём материала, который может быть выгружен через отверстие бункера в течении часа.

,

где – площадь поперечного сечения выпускного отверстия, ;

      – скорость движения материала, ;

3) Определяем объём материала в бункере:

,

где 4,571 м³/ч - объём фракции, 2ч-время

4) Определяем время,  затрачиваемое на разгрузку бункера:

;

5) Определяем основные  размеры бункера. Углы наклонов стенок бункера к горизонту:

;

6) Определяем высоту пирамидальной части бункера:

;

7) Определяем высоту призматической части бункера. Находим из формулы объёма бункера:

;

8) Полная высота бункера  равна:

9) Проверка угла наклона ребра бункера к горизонту.

Диагонали оснований  пирамидальной части бункера:

           

 

            

10) При угле трения гравия по стали получим :

 

.

Следовательно материал во внутренних углах бункера оставаться не будет.

Расчёт  лотков

Необходимо определить основные размеры спускного лотка, d_max=41мм падающего щебня на вторичное дробление. Средняя насыпная плотность γ_н=1900 кг/м³, пропускная способность лотка n=25 т/ч, высота спуска h=3,3 м, начальная скорость V₀=0,2 м/с, конечная допустимая скорость V_доп=2,4 м/с. Геометрические параметры лотка приведены на рисунке 6,а.

а)                                                                           б)

 

Рис. 6 – Лотки: а – одинарный лоток; б – составной лоток.

 

Для предварительного расчёта  выбираем односекционный лоток с коэффициентом трения о поверхность μ_тр=0,7. Угол наклона определим по формуле:

 

α=φ+(5°÷10°),

где φ – угол трения, φ=35°;

α=35+5=40°.

Определим конечную скорость при заданных параметрах по формуле:

,

где g – ускорение свободного падения, g=9,81 м/с²;

=3,28 м/с.

Конечная скорость V_K=3,28 м/с > V_доп=2,4 м/с, поэтому переходим на составной лоток. Определим его геометрические параметры, представленные на рисунке 2б:

= =4,3 м;

= =1,76м;

h₂=h-h₁; h₂=3,3–1,76=1,54 м;

; =0,7

tg ₂=35⁰

Определим конечную скорость на втором участке при конечной скорости первого участка, являющейся начальной  для второго равна V₀=0,2 м/с заданных параметрах по формуле:

,