ПЕРЕРАБОТКА СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ В. МАШИНАХ БАРАБАННОГО ТИПА

КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ГРАНУЛИРОВАНИЯ

5.1.1. ГРАНУЛИРОВАНИЕ МЕТОДОМ ОКАТЫВАНИЯ

Процесс гранулирования методом окатывания обычно заключается в следующем. Во вращающийся барабан подают исходный порошок, мелкие частицы готового продукта (ретур) и связующее. В резуль­тате движения во вращающемся барабане получаются гранулы.

В процессе гранулирования можно выделить четыре стадии [1]:

1) смешение исходного порошка с частицами ретура и связующим; 2) образование гранул из мел­ких частиц и дробление комков; 3) скатывание и уплотнение гранул в результате их перемещения внутри аппарата; 4) упрочнение связей в результате перехода жидкой фазы в твёрдую, т. е. стабилизация структуры гранулы.

Как уже отмечалось (см. гл. 2), сыпучий материал в поперечном сечении гладкого вращающегося барабана образует замкнутый циркуляционный контур. Часть материала (зона АСВМ, см. рис. 2.2) об­разует поднимающийся слой, а остальной материал находится в скатывающемся слое (зона ACBN).

Именно в скатывающемся слое в основном происходят рост и уплотнение гранул или нанесение покры­тий на поверхность частиц [1].

В основу известных моделей грапулообразования закладывается либо механизм сращивания частиц, либо механизм наслоения [1, 3]. Известны также модели, в которых объединены оба механизма роста гра­нул [3].

В скатывающемся слое частица совершает движение двух видов: вращательное и поступательное [1]. При движении частица соударяется с себе подобными, а также с частицами меньшего и большего размера. В результате соударений возможна агломерация отдельных частиц, а также не исключено их разрушение на более мелкие. При вращательном движении гранулы возможен её рост за счёт наслоения. Количество соударений и их сила, путь, пройденный частицей с перекатыванием или проскальзыванием, - величины стохастического характера, и для их определения необходимо использовать методы теории вероятностей. В то же время эти случайные величины зависят от длины пути грапулы в скатывающемся слое, а поскольку движение сыпучего материала в поперечном сечении гладкого вращающегося барабана в большинстве слу­чаев установившееся, процесс движения имеет детерминированный характер. Исходя из этого, процесс гранулообразования методом окатывания необходимо рассматривать как стохастико-детерминированпую систему.

Исследования процесса движения сыпучего полидисперсного материала в поперечном сечении гладко­го вращающегося барабана [4] показывают, что в области центра циркуляции с течением времени образует­ся ядро из мелких частиц. Наличие сегрегации частиц по размерам в поперечном сечении барабана под­тверждено экспериментальными исследованиями работы промышленных грануляторов [5]. Частицы, нахо­дящиеся в окрестностях центра циркуляции (см. точку С на рис. 2.2), за один цикл циркуляции проходят в скатывающемся слое меньший путь, более того, они имеют меньшую скорость скатывания. Очевидно, что явление сегрегации необходимо учитывать при разработке моделей гранулирования методом окатывания.

Переходим к качественному анализу структуры математических подходов, которые могут быть поло­жены в основу описания процесса гранулообразования.

Для учёта процесса сегрегации можно использовать описанную в разделе 4.2.1, послойную модель. В основу механизма роста гранул удобнее всего положить механизм наслаивания, поскольку он позволяет более гибко учитывать изменение диаметра грапулы за одно пребывание её в скатывающемся слое. Отме­тим, что истирание, агломерация и разрушение гранул приводят к тому же конечному результату, что и на­слоение, - изменению размера грапулы, поэтому все эти воздействия можно учитывать одним коэффици­ентом, который будет характеризовать изменение диаметра гранулы за прохождение ею единицы пути в скатывающемся слое.

Для выяснения общих закономерностей процесса гранулирования методом окатывания были про­ведены следующие экспериментальные исследования. В барабанный гранулятор с диаметром 0,25 м за­гружались частицы разного размера, причем частицы одного размера имели одинаковый цвет. Барабан приводился во вращение, и в него подавали связующее с помощью форсунки и порошок. В процессе гранулирования гранулы готового продукта рассеивали на фракции, раскалывали, и по цвету ядра мож­но было определить, из какого зародыша образовалась данная гранула.

Результаты эксперимента показали, что из частиц одинакового размера могут образовываться грану­лы разного диаметра и, наоборот, из частиц разного размера могут образовываться гранулы одинакового диаметра. Исходя из полученных результатов, можно сделать вывод, что гранулометрический состав го­тового продукта неоднозначно определяется гранулометрическим составом ретура. Следует учитывать вероятность того, наслоится на частицу пленка за одно пребывание в скатывающемся слое или нет. Необ­ходимость вероятностного подхода в данном случае усиливается тем, что в поперечном сечении барабана происходит сегрегация гранул по размерам, и если при движении в скатывающемся слое на частицу не наслоилась пленка, т. е. её размер не увеличился, то увеличивается вероятность её перехода ближе к цен­тру циркуляции во время следующего выхода этой частицы в скатывающийся слой.

Если за один оборот вокруг собственной оси на частицу диаметром с4 наслаиваются частички по­рошка и связующего и образуется пленка толщиною А [1], то на протяжении её пути в скатывающемся слое La её диаметр будет равен:

dk, = dkl + iXLci/nd^ . (5.1)

Учитывая, что не на все частицы, имеющие диаметр о) и прошедшие путь в скатывающемся слое La, будет наслаиваться плёнка, запишем:

Nki~ NkiPj-i,

Подпись: (5.2)где Niki ~ количество частиц, диаметр которых после одного пребывания в скатывающемся слое стал равен dk, Nki - количество частиц диаметром dk, прошедших путь в скатывающемся слое, равный La, Pki - вероятность того, что за одно пребывание в скатывающемся слое на частицу диаметром dk, насло­ится плёнка.

Поскольку длина пути частицы в скатывающемся слое определяется радиусом её движения в под­нимающемся слое, т. е. R,■, зависимость (5.2) описывает изменение частиц фракции dk для /-го подслоя. Численное значение Pki во многом зависит от специфики организации процесса гранулирования. Так, например, при гранулировании из увлажненной шихты значение Pki по толщине скатывающегося слоя будет, по всей видимости, одинаковым, а при разбрызгивании связующего на открытую поверхность скатывающегося слоя численные значения Рк, будут уменьшаться по мере углубления частиц в слой.

В общем случае значения Рк, определяются при идентификации параметров математической моде­ли реальному процессу.

Добавить комментарий

ПЕРЕРАБОТКА СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ В. МАШИНАХ БАРАБАННОГО ТИПА

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ДВУХСТАДИЙНОЕО ДО­ЗИРОВАНИЯ

Исследования процесса двухстадийного дозирования проводили на лабораторном барабанном доза­торе, схема которого представлена на рис. 8.18. Была предусмотрена возможность установки сменных труб 1 с внутренними диаметрами D от 0,042 до 0,15 …

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА НЕПРЕРЫВНОЕ© ДОЗИРОВАНИЯ

Поскольку при практическом использовании непрерывных дозаторов необходимо рассчитывать минимальный радиус барабана R, радиус загрузочного отверстия г, максимальный объем отдельной порции, а также время выхода на установившийся режим, было исследовано распределение …

СЕГРЕГАЦИЯ ПОЛИДИСПЕРСНОГО МАТЕРИАЛА

Как известно [30, 31], при движении полидисперсного материала в поперечном сечении барабана на­блюдается сегрегация частиц по размерам. В результате этого мелкие частицы концентрируются вокруг центра циркуляции [24]. На рис. 8.13 …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Партнеры МСД

Контакты для заказов шлакоблочного оборудования:

+38 096 992 9559 Инна (вайбер, вацап, телеграм)
Эл. почта: inna@msd.com.ua