Моделирование гидродинамических процессов

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

=2,4 м/с.

Из условия следует 2,4 м/с=2,4 м/c

Из полученных результатов  принимаем лоток :

открытый желоб 300х150 мм;

площадь сечения F=0,3х0,15=0,045м². 

 

Расчёт затвора

Требуется рассчитать секторный затвор, перекрывающий бункер песка плотностью γ=1900 кг/м³, радиусом R_З=0,35м, для отверстия с поперечным сечением а´а=270´270 мм и рукояткой длинной L_Р=0,5 м (рисунок 7).

 

 

Рис. 7 – Схема секторного затвора.

1) Площадь поперечного сечения выпускного отверстия:

F=a²=0,27²=0,073 м².

2) Периметр выпускного отверстия:

S=4a =4·0,27=1,08 м.

3) Гидравлический радиус выпускаемого отверстия:

R=F/S=0,073/1,08=0,068 м.

4) Угол естественного  откоса в покое ρ₁=45°. Коэффициент трения о материал затвора μ_тр=0,7.

5) Рассчитываем коэффициент  подвижности материала

; =0,176.

6) Давление материала, действующее на горизонтальный затвор:

; =10487 Па.

7) Нормативная нагрузка на затвор:

P=p·a²; P=10487·0,27²=764,5 Н.

Принимаем вес затвора G=100 Н, диаметр оси d=0,015 м. Находим усилие, затрачиваемое на открывание затвора:

 

 

; = 277 Н.

2.9 Разработка технологической схемы ДСУ

 

Схема составляется на основании расчётов и выбора модели дробильных и сортировочных машин.

Технологическая схема  является основой для проектирования дробильно-сортировочной установки, расчёта и выбора вспомогательного оборудования и транспортных средств.

 

  

 

  Дмах = 210; Пр = 9,2 м³/ч(100%)   

                           Щековая дробилка

С-182Б

                                    e′ =26,75мм

 

                                  Пр = 9,2 м³/ч(100%)

       Промежуточный грохот

                      С-96А                                                               Пр′′ = 3,496м³/ч(38%) ;         

Дмах = 41 мм.

                                                                                                                        

Валковая дробилка

                          СМ-12Б

        Пр′ =5,704 м³/ч(62%)

                                                                                

  Товарный грохот                е′′ = 10мм

         СМ-742

5-10 мм                                                             

F= 1,794 м²         

  23,2%                         

                                                            10-20 мм

                                                            F=0,25 м²

0-5 мм

   F=1,728 м²

                

 

Рис.4.- Технологическая схема дробильно-сортировочной установки.

3 Гидромеханические процессы и аппараты

3.1 Процессы гидроклассификации и воздушной сепарации

3.2  Проектирование циклона

 

Циклон представляет собой цилиндр, оканчивающийся в нижней части конусом. Запыленный воздух (газы) подается в циклон верхней его части по касательной и окружности. Воздух в циклоне движется сверху вниз по спирали вращаясь при этом. За счет возникающих центробежных сил частицы пыли отбрасываются к стенкам цилиндра, а затем осаждаются на них и сползая вниз в коническую часть выводятся из циклона, очищенный воздух выводится из трубы.

 

 

Рис. 8—Схема циклона ЦН-11

 

 

 

 

Требуется рассчитать циклон для уравнивания частиц сухого материала  из воздуха выходящего из сушилки по следующим данным:

 

– массовый расход запыленного  воздуха,	4500
– плотность частиц материала,	1480
– температура воздуха,	65
– наименьший диаметр улавливаемых частиц,	35
ξ – коэффициент сопротивления  циклона	245
тип циклона	ЦН-11

 

Определить:

1-условную скорость  воздуха в цилиндрической части циклона v_ус м/с;

2-диаметр циклона D, м;

3-минимально необходимое  время пребывания частиц материала в циклоне , с;

4-гидравлическое сопротивление  циклона;

5-конструкционные размеры  циклона типа ЦН-11.

Соотношение размеров в  долях внутреннего диаметра.

 

Технические характеристики циклона типа ЦН – 11:

 

Внутренний диаметр выхлопной трубы циклона,

Внутренний диаметр  пылевыпускного отверстия,

Ширина входного патрубка в циклоне (внутренний размер),

Угол наклона крышки и входного патрубка циклона ,

Длина входного патрубка,

Высота входного патрубка (внутренний размер),

Высота выходного патрубка,

Высота цилиндрической части циклона,

Высота конуса циклона 

Высота внешней части  выхлопной трубы ЦН-15,

Общая высота циклона,

 

Расчёт:

Определяем: Условную скорость воздуха в цилиндрической части  циклона, принимая отношение потери давления по циклону к плотности от 400 до 750 .

=>    = = 2,02 м/с.

Определяем диаметр  циклона:

 

=>          ;           =>

  =

Определяем минимально необходимое время пребывания частиц в циклоне:

 

где l – длина пути проходимого газовым потоком в циклоне; ,м.

- скорость осаждения частиц в поле центробежной силы;

 

 ;   =6,59м/с,

где - плотность воздуха при данных условиях

1,04 кг/м³,

- окружная скорость воздуха  в циклоне принимается от 12…14 м/с,

μ – вязкость среды  при заданных условиях μ = 2×10^-6 кг·с/м² ,

Определяем гидравлическое сопротивление:

  =53 МПа

Определяем  конструктивные размеры циклона  ЦН - 11:

 

Внутренний диаметр выхлопной трубы циклона,

Внутренний диаметр  пылевыпускного отверстия,

Ширина входного патрубка в циклоне (внутренний размер),

Угол наклона крышки и входного патрубка циклона ,

Длина входного патрубка,

Высота входного патрубка (внутренний размер),

Высота выходного патрубка,

Высота цилиндрической части циклона,

Высота конуса циклона

Высота внешней части  выхлопной трубы ЦН-15,

Общая высота циклона,

 

 

 

 

 

4 Разработка аппаратов в технологии строительных материалов

4.1 Назначение, сравнительная характеристика, области применения аппарата

 

Магнитный сепаратор

 

В процессе работы любого сепаратора не происходит изменения  химического состава разделяемых  веществ.

Качества, отличающие продукты сепарации, не обязательно  должны совпадать с признаками, по которым разделяют смесь в сепараторах. В работе сепаратора принимает участие множество отдельных мелких частиц, среди которых встречаются частицы с промежуточными свойствами по отношению к необходимым признакам.

Из исходной смеси после промышленных сепараций  не могут получиться абсолютно чистые фракции разделяемых компонентов, только продукты с преобладающим их содержанием.

Для извлечения из сырья металлических предметов  и выделения из него магнитных примесей, вредно влияющих на качество продукции, применяют магнитные сепараторы.

  По технологическому  назначению магнитные сепараторы  подразделяют на:

• Сухие;
• Мокрые.

  По принципу  действия на:

• Электромагнитные;
• Индукционные;
• Электростатические.

По конструкции  на:

• Шкивные;
• Барабанные;
• Подвесные.

 В промышленности строительных материалов наибольшее распространение получили  электромагнитные сепараторы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.2 Устройство, принцип работы и схема аппарата

 

 

 

 

Рис. 9 – Схема магнитного сепаратора барабанного типа.

Сепаратор барабанного  типа (рис. 9) состоит из барабана 1, внутри которого установлена неподвижная магнитная система 2, лоткового питателя 3 и бункеров 5. Катушки электромагнитов подключаются к источнику постоянного тока напряжением  110 – 220 В. Вращение барабану сообщается от электродвигателя через шкив 7, ременную 6 и зубчатую передачи. Шкив 7 насажен на вал, имеющий два эксцентрика, на которые надеты шатуны 4, вторые концы которых серьгами соединяются с лотком питателя. Барабан, бункера, питатель и привод смонтированы на общей фундаментной раме. При работе сепаратора подлежащий очистке порошкообразный материал лотковым питателем подается на барабан, который приводится во вращение. В зоне действия электромагнита 2 магнитные частицы притягиваются к наружной поверхности барабана, а очищенный материал ссыпается по лотку в бункер 10.

При дальнейшем вращении барабана действие магнитных сил  прекращается, и частицы, удержанные барабаном, по лотку 8 попадают  в  бункер 9.

Магнитный шунт 11 предназначен для уменьшения действия электромагнитных сил в зоне разгрузки.

 

 

 

 

 

 

 

 

4.3 Технико – экономические показатели и область применения электромагнитный сепаратор барабанного типа.

 

Электромагнитный  сепаратор барабанного типа, модель типа СЭ-171.

 

Производительность  в т/ч                                                                         50

Размера барабана в м:

• Длина                                                                                                1
• Диаметр                                                                                            0,9

     Напряженность магнитного поля на поверхности барабана в эрстедах – э

( 1э = 79,577 а/м)                                                                                           1500

     Количество магнитных полюсов                                                               3

Мощность электродвигателя в кВт                                                            1

Число оборотов барабана в 1с                                                   0,39;0,43;0,47

Габаритные размеры, м:

                       длина:                                                                                      2,5

                       ширина:                                                                                   2,25

                       высота:                                                                                    2,75

Масса, т:                                                                                                       4,8          

 

Электромагнитный сепаратор  барабанного типа марки СЭ-171 предназначен для отделения посторонних и чугунных предметов, а также для сухого обогащения материалов.

5 Техника безопасности и охрана окружающей среды

 

На рабочем месте  должны быть предусмотрены меры защиты от возможного воздействия опасных и вредных факторов производства. Уровни этих факторов не должны превышать предельных значений, оговоренных правовыми, техническими и санитарно-техническими нормами. Эти нормативные документы обязывают к созданию на рабочем месте условий труда, при которых влияние опасных и вредных факторов на работающих либо устранено совсем, либо находится в допустимых пределах.