Основные законы измельчения материалов
Зерновая характеристика выражает определенный физический закон дробления
Rx =100 e~bx,
Где е = 2,718 - основание натурального логарифма; х - размер частиц; Ь, н - постоянные коэффициенты, для определения которых нужно знать остатки на двух каких-либо ситах;
, , 100 , , 100 lg ш--- lg In
N= R200 _ R90; b = —In100
. 200 ' 90" R
90 |
I II |
О2=с- |
Lg
90
Коэффициент и для данного мельничного устройства практически постоянен для х = 60-200 микрон.
При измельчении топлива имеет место механическое отделение одних групп молекул от других, что сопровождается затратой энергии на преодоление межмолекулярных связей. В результате разрушения тела раскрываются новые поверхности. Работа, затрачиваемая при дроблении или размоле, пропорциональна вновь полученной поверхности измельченного материала, кВт/кг
Э = А(02-01), где А - коэффициент пропорциональности, кВт • ч/м"; 02 и Oj — удельные поверхности до и после размола, м"/кг.
Основной величиной, характеризующей угольный порошок, является поверхность всех пылинок. Чем больше поверхность всех пылинок на единицу веса топлива, тем тоньше помол. Так, при остатке R90 = 6% поверхность пыли составляет 580 м"/кг.
Зная распределение пыли по крупности, можно определить ее поверхность, если предварительно задаться формой пылинок (шар, куб). В этом слу-
J.
1и----
R90 J
Г 450
Где С =----- ; ут - удельный вес топлива.
Ут
Более тонкая пыль быстрее сгорает благодаря наличию большей поверхности реагирования.
Существуют два термина: сопротивляемость размолу и размолоспособ - ность. Для получения пыли одинаковой тонкости для различных топлив расходуется разное количество энергии, а мельница на разных топливах дает различную производительность. Если то или иное топливо размалывается с
большим расходом энергии, то сопротивляемость размолу у него выше, а раз- молоспособность - ниже.
Наличие влаги в топливе снижает в ряде случаев прочность материала и создает условия для появления пластических деформаций (т. е. топливо теряет хрупкость), особенно если в золе имеется значительное количество глины. Поэтому повышение влажности топлива сверх определенного предела сопровождается повышением сопротивляемости размолу.
Чрезмерный избыток влаги ведет к полной потере хрупких свойств топлива и снижению производительности мельницы до нуля вследствие ее замазывания. Обычно хрупкие свойства у топлива появляются при доведении влажности, близкой к воздушно-сухому состоянию.
Минимальные значения разрушающих напряжений, а следовательно, затраты энергии, имеют место при растяжении. Они в 20-30 раз меньше напряжений при раздавливании, в 15-20 раз меньше напряжений при срезе ив 6-10 раз меньше напряжений при изгибе.
Эффективность измельчения определяется количеством вновь образуемых поверхностей на единицу затрачиваемой энергии. С этой точки зрения наихудшие результаты получаются при разрыве, когда образуется лишь поверхность, равная двойному сечению тела. Наилучшие результаты дает раздавливание, при котором вновь образуемая поверхность в сотни раз превышает поверхность, получаемую при разрыве.
Следовательно, наиболее эффективными методами являются раздавливание и удар.
Оценка процесса измельчения материала в различных устройствах может быть проведена путем сравнения их КПД.
Под КПД процесса размола подразумевают отношение теоретически не-
2 v
Обходимого количества энергии для получения 1 м" новых поверхностей в
Процессе размола к практически расходуемому количеству энергии:
_
Л лаб д >
Где 5 - количество энергии, которое необходимо затратить на обнажение 1 м" свежих поверхностей в процессе размола, кВтч/м";
И v^ 2
А - действительный расход энергии на помол (также в расчете на 1 м" обнаженной поверхности).
Значение величины 5 для многих твердых тел, в том числе и для углей, не может быть указано достаточно точно. Но ориентировочные подсчеты, проведенные для тел, 5 которых известна (например для кварца), показывают, что КПД процесса размола очень низки и в шаровой барабанной мельнице, например, составляют сотые доли процента (при размоле кварца - 0,06 %).
Столь малые теоретические КПД размольных машин заставляют искать принципы размола и конструкции машин, обеспечивающих повышение КПД.
Исследованиями установлено, что в среднеходных мельницах вследствие более организованного размола топлива (давление валка на слой) достигается расход энергии, почти в 2 раза меньшей, чем в шаровых барабанных
мельницах, где в процессе размола имеют место непроизводительные удары шаров друг о друга.
Улучшением схемы работы мельницы можно добиться значительной экономии энергии на размол. Об этом говорят результаты подсчетов теоретических КПД.