РАЗМОЛ БУМАЖНОЙ МАССЫ

Определение удельного давления размола и некоторых других величин

В практике часто приходится встречаться с таким положе­нием, когда некоторые технологические параметры нельзя опре­делить с достаточной степенью точности. Величину таких пара­метров приходится в таких случаях определять расчетным путем, исходя из данных, поддающихся непосредственному измерению. Примером такого способа определения технологических парамет­ров является определение удельного давления размола.

Удельное давление размола в роллах непосредственно изме­рить нельзя, но его можно довольно точно рассчитать, зная вес - размалывающего барабана и передаточное число рычажного ме­ханизма присадочного устройства. У конических мельниц можно было бы осуществить непосредственное измерение общего давле­ния присадки ножей и рассчитать удельное давление размола, что, однако, потребовало бы весьма сложных дополнительных устройств.

Такие измерения могут быть осуществлены, как правило, лишь на опытных полузаводских установках. В производствен­ных же условиях это несущественно. Переменную величину удельного давления размола на конических мельницах в усло­виях производства высчитывают, пользуясь данными замеров потребляемой мощности по следующей формуле:

{№ - А/дот) • 102 RPv о

Где N' — потребляемая мощность, величина которой может быть измерена, а значение других входящих в формулу (63) величин заранее известно.

Із И. Корда и др.

С такими же вопросами приходится сталкиваться при опреде­лении необходимого давления массы, поступающей на кониче­скую мельницу. Возможность практического решения вопроса о необходимом давлении на входе массы в мельницу значительно осложняется благодаря взаимозависимости отдельных гидравли­ческих параметров, что зачастую приводит к ошибочным выво­дам. Обычно вопрос о величине давления, которое должна иметь масса на стороне своего поступления в мельницу, можно пра­вильно решить лишь с учетом всего комплекса гидравлических факторов, сопровождающих работу мельницы [161]. При расче­тах следует исходить из следующего уравнения, выражающего состояние реальной жидкости в уравновешенной гидравлической

Системе:

Н = Лет + К* + Кот М, (64)

Где:

Н — полный располагаемый на­пор жидкости, м столба этой жидкости; Лет — статический напор, опреде­ляющий потенциальную энер­гию столба массы над сред­ним уровнем поступления ее в мельницу, м; hCK — скоростной напор, или кине­тическая энергия потока мас­сы, м\

HnoT — потери напора, т. е. уменьше­ние скоростного напора вслед­ствие трения на рассматри­ваемом участке, м.

Центробежная сила, возникающая на рабочей поверхности конической мельницы, в различных точках этой поверхности в за­висимости от расстояния точки до оси ротора имеет разную ве­личину. Вследствие вращения ротор действует как рабочее ко­лесо центробежного насоса, направляя массу с узкого конца мельницы к широкому концу. Движение массы, поступающей в межножевые ячейки, приобретает два основных направления (рис. 92). С одной стороны ножи перемещают массу в направле­нии вращения ротора, а с другой — центробежная сила протал­кивает ее в направлении большего диаметра. В результате путь движения массы в мельнице получает винтообразное направле­ние. Скорость движения массы в направлении вращения при ее поступлении в мельницу определяется окружной скоростью ро­тора Vi [см. формулы (32) и (33)]. Скорость же движения массы в осевом направлении зависит от ее скорости при поступлении в мельницу vBX [см. формулу (42)]. Результирующая скорость
движения массы в направлении угла подъема винтовой линии бу­дет равна

V0 = у и? + viz м\сек. (65)

Этой скорости соответствует известное количество энергии, которое согласно основным положениям гидравлики опреде­ляется величиной скоростного напора h\ на стороне поступления

Массы в мельницу:

= (66)

Напор h[ в случае передвижения идеальной жидкости был

Бы достаточным для обеспечения непрерывного и равномерного поступления этой жидкости в размалывающий аппарат. В таком случае ротор сообщал бы массе лишь то количество энергии, какое необходимо для придания ей соответствующего ускорения. Однако, так как волокнистая суспензия, как уже было сказано, отнюдь не является идеальной жидкостью, необходимо учесть расход энергии на трение (так называемую потерю напора hnoт). Величина киот может быть определена по формуле

Kot = ~2^ek М> (67)

Где:

Є — коэффициент трения при поступлении массы в кониче­скую мельницу, обычно в = 0,04-н 0,1; k — концентрация а. с. волокна в массе, %.

Суммируя скоростной напор с потерей напора на трение, по­лучим конечное выражение первоначального напора для посту­пающей массы

Vl

Н = м. (68)"

Правильный выбор первоначального напора поступающей массы имеет большое значение. При слишком большом напоре масса ускоряет свое движение в осевом направлении, что вызы­вает нежелательное изменение угла циркуляции массы. Воздей­ствие размалывающего устройства на волокна при этом сни­жается. Если же, наоборот, первоначальный напор слишком мал, то недостающая часть энергии сообщается массе ротором раз­малывающего аппарата, в результате чего часть механической энергии, расходуемой на вращение ротора, превращается в гид­равлическую энергию течения массы. Поскольку ротор в качестве преобразователя механической энергии в гидравлическую обла­дает низким коэффициентом полезного действия, его работа в условиях недостаточного начального напора поступающей
массы становится в энергетическом смысле нецелесообразной и экономически невыгодной.

У некоторых типов специальных конических мельниц, напри­мер у рафинеров Винера, Мордена и др., движение массы осу­ществляется против направления действия центробежной силы. У таких мельниц величина первоначального напора массы на входе ее в коническую мельницу определяется по формуле

,2

И = -^(l+sbj) ж, (69)

Где:

V'Q— скорость течения массы вдоль винтовой линии на сто­роне большего диаметра ротора, м/сек; г] — коэффициент расположения ножей, обычно Т) = ОТ 1,0 до 2,0.

Данные о первоначальном напоре массы на стороне ее посту­пления для конических мельниц наиболее часто встречающихся в Чехословакии типов приведены в табл. 63. Эти данные опре­делены расчетным путем из соответствующих параметров той или иной конструкции.

Показателем, характеризующим работу конических мельниц, является коэффициент R. Это безразмерная величина, показы­вающая, какое количество массы при нормальной величине про­ходного сечения (определенного расчетным путем согласно опи-
санному выше способу) н прочих равных условиях приходится на один метрорез в секунду

Го

Принимая

Где q — количество кг а. с. волокна, перерабатываемого мель­ницей в течение часа. Коэффициент R можно определить так?

(72)

^реж

Величина коэффициента R позволяет судить о пригодности мельницы для выполнения определенных задач. Расчеты, выпол­ненные для значительного числа конических мельниц, позволили установить, что в мельницах, предназначенных для интенсивного

Таблица 64

Технологические показатели некоторых типов конических мельниц

Примечание. Цифровые данные, приведенные в графах 2, 3 и 4 этой таблицы, определены на основании расчетов. В некоторых случаях эти данные расходятся с соответствующими сведениями, содержащимися в про­спектах поставщиков.

Укорочения волокон, коэффициент R приблизительно равен 0,078. Мельницы, предназначенные для достижения высоких степеней помола массы, при значительном фибриллировании и гидратации волокон имеют # = 0,11. Кроме указанных наиболее характер­ных типов конических мельниц, выпускается еще и ряд других с промежуточным значением коэффициента R, чаще всего рав­ным 0,09. К числу таких мельниц относятся конические рафи­неры. Значения коэффициента R для конических мельнйц, при­меняемых на чехословацких бумажных фабриках, вырабатываю­щих культурные сорта бумаг, приведены в табл. 64.

Практическое значение коэффициента размола R заключается в том, что он непосредственно показывает, сколько килограммов а. с. массы можно переработать на данной мельнице за час при режущей длине равной 1 м/сек. Теоретические же рассуждения позволяют сделать лишь общие выводы о количестве массы, зависающей на гранях ножей в соответствии с рациональной теорией размола в роллах, созданной Сигурдом Смитом. Непо­средственное использование теории Смита в данном случае не представляется возможным, поскольку на движение массы в ко­нических мельницах оказывает свое влияние целый комплекс весьма сложных и запутанных гидродинамических воздействий.