Строительные машины и оборудование

Оборудование для воздушной сортировки материалов

Воздушная сепарация применяется для сортировки сухих порош­ковых материалов крупностью менее 1 мм, если ситовые грохо­ты становятся неэффективными. Этот способ сортировки основан на том, что частицы материала, находящиеся в воздушном по­токе, при определенных условиях выпадают под действием сил тяжести, центробежных сил или при их совместном воздейст­вии.

Воздушная сортировка производится в специальных аппара­тах—сепараторах, которые по характеру сил, действующих на ма­териал, подразделяются на гравитационные, центробежные и ком­бинированные; по направлению движения воздушного потока — на сепараторы с вертикальным, горизонтальным и спиральным движением; по конструкции — на проходные и циркуляционные, с вынесенным и встроенным вентилятором. В сепараторах с вер­тикальным направлением воздушного потока твердые частицы будут находиться под действием силы тяжести, силы трения о воздух, силы инерции (при неравномерном движении) и аэроди­намической силы воздушного потока. Аэродинамическая сила воз­духа, действующая на частицу (Н), определяется по формулеР— = CpBS(vB—0ч)2/2, где С—коэффициент, зависящий от формы ча­стиц и режима движения воздушного потока; рв — плотность воз­духа, кг/м3; 5 —площадь сечения частицы, перпендикулярная на­правлению потока, м2; (vB—ич)=иот„ — относительная скорость, т. е. скорость обтекания частицы воздухом, м/с (vB — скорость движения воздуха, v4 — скорость движения частицы).

Коэффициент С=КфС0 — коэффициент, учитывающий непра­вильную форму частицы и условно заменяющий ее на шаровид­ную форму. Для шаровидных частиц /Сф=!1,0, для овальных #ф= = 1,1, для пирамидальных /Гф=1,5, для продолговатых /Сф=1,76 102 " - и для игольчатых Кф=3,8; С0 — коэффициент аэродинамического сопротивления шаровидной частицы зависит от режима движения воздуха, оцениваемого числом Рейнольдса. При скоростях движения воздушного потока 4 ... 20 м/с и крупности частиц 0,1 ... 1,0 мм число Рейнольдса равно 50 ... 2000. При таких режимах

С0 = 13 ]/ V (у„ — оч) d,

Где v — кинематическая вязкость воздуха v=l,5-10~6 м2/с; d —

Приведенный диаметр частицы, м.

Учитывая изложенное,

Сила тяжести, действующая на частицу (Н), равна G — mg = = p*pg = Рм—g, где Рм —плотность материала частиц, кг/м'. При

Равновесии частицы (P=G) происходит ее зависание (витание), т. е. частица остается неподвижной относительно стенок камеры, в которой движется поток. В этом случае скорость обтекания ча­стицы воздухом Doth будет равна абсолютной скорости движения воздуха ив. Скорость воздушного потока, при которой P—G (си­лы трения не учитываются из-за малой величины), называется

Критической или скоростью витания (м/с): Следова­

Тельно,

СЛфРв-^вит = Рм^р - g. <W= УЩЗЩГ- (9-1)

Если скорость воздушного потока vB превышает скорость ви­тания Изнт, то частица получит некоторую скорость относительно стенок камеры, равную этому превышению, т. е. v4=vB—ивнт. Чем меньше размер частиц и их плотность, тем меньше скорость витания.

Скорость воздушного потока можно подобрать таким образом, что крупные частицы осаждаются, а более мелкие — уносятся по­током воздуха. При разделении материала в центробежных сепа­раторах на криволинейных участках камер на частицы, кроме аэродинамических сил и сил тяжести, действуют также центробеж­ные силы инерции (Н), равные Pa==mv4/R, где m — масса ча­стицы, кг; R — радиус кривизны потока, м. Условие равновесия частиц при таком движении РЦ=Р. Если Р>РЦ, частицы движут­ся к центру и выносятся вместе с потоком воздуха; при Р<Рц частицы движутся к периферии, где, сталкиваясь со стенкой ка­меры, теряют скорость й выпадают из потока воздуха.

Проходные сепараторы (рис. 9.1,а) применяются в установ­ках, где сепарация мелкосыпучих материалов осуществляется с помощью сжатого воздуха. При этом смесь сжатого воздуха и ис­ходного материала поступает по патрубку 1 в корпус сепарато­ра 2. Сжатый воздух, расширяясь в сепараторе, теряет скорость, и крупные частицы выпадают из смеси под действием сил тяже­сти, удаляясь по патрубку 7.'Далее поток аэросмеси проходит че­рез тангенциально установленные лопасти 4 направляющего ап­парата во внутренний конус 3. В направляющем аппарате поток приобретает вращательное движение и под действием центро­бежных сил мелкие частицы отбрасываются к стенкам конуса, сползают по ним и удаляются по трубе 6. Наиболее мелкие ч?- стицы уносятся воздушным потоком по трубе 5 в осадительнсе устройство. Регулировка границ разделения производится пово­ротом лопастей 4 или дросселированием входящего в сепаратор потока аэросмеси.

Недостатком проходных сепараторов' является повышенный расход сжатого воздуха.

Циркуляционные сепараторы (рис. 9.1,6) более компактны и экономичны. В них размещены вентилятор, сепарирующие и оса - дительные Устройства. Сортируемый материал поступает по па­трубку 1 на тарелку 5, закрепленную на валу 2, с которой сбра­сывается под действием центробежных сил. Мелкие частицы под­хватываются восходящим потоком воздуха, создаваемым венти­лятором 3, и попадают в зону вращения крыльчатки 4, где более крупные из них под действием центробежных сил отбрасываются 104 к стенкам корпуса 6 и стекают вниз. Самые мелкие частицы вме­сте с воздухом проходят через вентилятор и попадают в прост­ранство между наружным и внутренним конусами, где отбрасы­ваются центробежными силами к стенкам корпуса 8, теряют ско­рость - и ссыпаются вниз по трубе 10, а воздух через жалюзи 7 вновь поступает во внутренний конус. Крупные частицы, отбро­шенные е тарелки, падают вниз или прижимаются к стенкам внут­реннего корпуса 6, где теряют скорость и через воронку 11 по трубе 9 выводятся из сепаратора.

Режим работы сепаратора регулируется путем изменения ра­диуса расположения лопастей крыльчатки или угла установки ло­паток жалюзи.