Методические указания
к выполнению лабораторных работ по дисциплине
«ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ИНЖИНИРИНГ»
Шымкент, 2017
 |
 |
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
Южно - Казахстанский государственный университет
им. М. АуЭзова
Высшая школа «Химическая инженерия и биотехнология»
Кафедра «Технологии цемента, керамики и стекла»
Даулетрияров М.С., Кочеров Е.Н.
Методические указания
к выполнению лабораторных работ
по дисциплине
«ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ИНЖИНИРИНГ»
для магистрантов специальности
6М075300 – Химическая технология тугоплавких неметаллических и силикатных материалов,
обучающихся в рамках Государственной программы индустриально-инновационного развития – 2 (ГП ИИР-2)
Шымкент, 2017 г.
УДК 691.002.5
Составители: к.т.н., доцент Даулетияров М.С., к.т.н., доцент Кочеров Е.Н.
Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Производственный инжиниринг» для магистрантов специальности 6М075300 – Химическая технология тугоплавких неметаллических и силикатных материалов, обучающихся в рамках Государственной программы индустриально-инновационного развития – 2 (ГП ИИР-2). Шымкент: ЮКГУ, 2017. – 24 с.
Методические указания составлены в соответствии с требованиями рабочего учебного плана и программой дисциплины «Производственный инжиниринг » включает все необходимые сведения по выполнению лабораторных работ, которые позволяют глубоко и детально изучить наиболее сложные разделы курса, а также привить магистрантам навыки самостоятельной, творческой работы.
Рецензент: к.т.н., доцент Серкебаев Б.Е.
Рассмотрено и рекомендовано к печати заседанием кафедры «Технологии цемента, керамики и стекла» (протокол №__ от «__» _________ 201__ г.), комитетом по инновационным технологиям обучения и методической обеспеченности высшей школы «Химическая инженерия и биотехнология», (протокол №__ от «__» ________ 201__ г.)
Рекомендовано к изданию Учебно-методическим советом ЮКГУ им.М.Ауэзова (протокол №__ от «__» _________ 201__ г.)
© Южно-Казахстанский государственный университет им. М. Ауэзова, 2017г.
Ответственный за выпуск Кочеров Е.Н.
Содержание
| Изучение устройства и работы шаровой мельницы | ||
| Определение массы мелющих тел | ||
| Определение производительности шаровых мельниц | ||
| Определение угла захвата щековых дробилок | ||
| Определение производительности щековых дробилок | ||
| Определение угла захвата валковых дробилок | ||
| Литература |
Лабораторная работа №1
Изучение устройства и работы шаровой мельницы
Определение критического и оптимального значений чисел оборотов барабана
Общие указания
Цель работы
Ознакомиться с видами и конструктивными особенностями барабанных шаровых мельниц. Получить полное представление об устройстве и работе барабанных мельниц. Приобрести навыки в составлении кинематических схем и расчете технологических параметров мельниц.
1.2 Принадлежности:
1) лабораторная барабанная шаровая мельница;
2) мелющие тела (металлические шары, стержни);
3) секундомер;
4) измерительные приборы.
1.3 Правила техники безопасности:
1) мельницу без разрешения преподавателя не включать;
2) перед включением привода, убедиться в полной безопасности находящихся поблизости людей;
3) не производить измерений на работающей мельнице;
4) по окончании работы обесточить привод.
Основная часть
Литературный обзор
Для тонкого измельчения каменных материалов применяются мельницы.
Мельницы весьма разнообразны и различаются между собой по характеру работы, способам помола, форме рабочего пространства, конструкции.
Наибольшее распространение получили барабанные мельницы. Помол у таких мельниц осуществляется в результате использования энергии удара и истирания свободно падающими дробящими материалами (шарами, цилиндрами, стержнями), находящимися во вращающемся барабане вместе с измельчаемым материалом.
Барабанные мельницы классифицируются по принципу работы – периодического и непрерывного действия; по способу помола - сухого и мокрого помола; по характеру работы – работающие по открытому и замкнутому способам; по способу загрузки и разгрузки материала – с загрузкой и разгрузкой через люк, с загрузкой с загрузкой и разгрузкой через пустотелые цапфы, по виду мелющих тел – шаровые и стержневые.
Шаровые мельницы характеризуются внутренним диаметром барабана и его рабочей длиной (D и L). Если L / D < 3, то мельницы называют барабанными, если L / D > 3 - трубными.
Размеры кусков загружаемого материала составляют 10 - 30 мм, а получают 0,05 мм и меньше. Помол может быть сухим или мокрым. В последнем случае он производится в присутствии воды, которая ввиду физико-химического “сродства” с материалом и наличия в нем микротрещин ускоряет процесс размола, повышает его тонкость, снижает энергоемкость и обеспечивает более быструю разгрузку.
В зависимости от механических характеристик дробимого материала применяются стальные, кремневые, фарфоровые мелющие тела. В мельницу обычно загружаются шары двух размеров. Общий объем шаровой загрузки составляет обычно 40 -50 % от рабочего объема мельницы.
На эффективность работы шаровых мельниц большое влияние оказывают свойства размалываемого материала, размеры загружаемых в мельницу кусков, заданная степень измельчения, способ загрузки мельницы, плотность и размер шаров, диаметр и угловая скорость барабана. Первые четыре фактора определяются производственными условиями, тогда как диаметр и угловая скорость барабана, а также размеры шаров могут быть точно определены на основе многочисленных исследований и математического анализа работы мелющих тел (шаров) в мельнице.
Рассмотрим некоторые положения, определяющие кинематику и динамику мелющих тел (шаров) в зависимости от размеров и числа оборотов барабана мельницы.
При медленном вращении мельницы шары вместе с измельчаемым материалом поднимаются вдоль стенки барабана до величины угла естественного откоса и потом скатываются вниз (рисунок 1а). Материал, расположенный между мелющими телами (шарами), измельчается путем только истирания. При более быстром вращении барабана шары под влиянием центробежной силы, прижимающей их к стенкам барабана, поднимаются и затем низвергаются в нижнюю часть мельницы (рисунок 1б). Измельчение материала в этом случае будет происходить за счет ударного и истирающего воздействия падающих шаров.
Дальнейшее увеличение скорости барабана приводит к возникновению центробежных сил, превышающих силы тяжести шаров. При этом шары прижимаются к внутренней стенке барабана и перемещаются вместе с ней, процесс измельчения материала прекращается (рисунок 1в).
а) каскадный; б) водопадный; в) сверхкритический.
Рисунок 1 – Режимы работы мелющих тел
2.2 Последовательность выполнения работы:
1) изучить устройство и выполнить кинематическую схему лабораторной шаровой мельницы с обозначением всех основных узлов и деталей;
2) посмотреть мельницу в работе;
3) снять необходимые параметры;
4) рассчитать основные параметры шаровых мельниц:
а) определить критическое и оптимальное значение чисел оборотов барабана мельницы. Расчетные значения чисел оборотов сравнить с фактическими, полученными непосредственным измерением;
б) ориентировочно выбрать форму и размеры мелющих (металлические шары, галька) тел и определить массу загрузки мелющих тел;
в) рассчитать производительность шаровой мельницы;
г) рассчитать мощность двигателя;
5) результаты измерений и вычислений свести в таблицу.
Определение критического и оптимального значений чисел оборотов барабана
Определим угловую скорость барабана при угле подъема шаров (рисунок 3). Для этого рассмотрим положение шара в точке А (у поверхности футеровки). Этот шар будет находиться под действием силы тяжести G и центробежной силы
Рисунок 3 – Расчётная схема
Силу тяжести G разложим на две составляющие: направленную по касательной FК и составляющую, направленную по радиусу к центру Fн под углом αк горизонтали. Силе Fн будет противодействовать сила Fцентробеж, при условии Fц = Fн. Величина центробежной силы определится по формуле:
где: m – масса шара, кг;
D – диаметр барабана, м;
R – расстояние от центра шара до центра барабана, м (для упрощения принимаем R равным внутреннему радиусу барабана R = D/2);
V – линейная (окружная) скорость барабана, м/сек.
Величина нормальной силы Fн определяется из треугольника сил:
Выразим линейную скорость V через угловую n:
Откуда 
или после подстановки численных величин:
Угловая скорость барабана, при которой шары не будут отрываться от футеровки барабана, характеризуется тем, что центробежная сила будет больше составляющей силы тяжести достигает максимума в крайнем верхнем положении, когда α = 90° и sin α = 1. Для этого положения получим критическую угловую скорость:
Наилучшие условия работы достигаются при числах оборотов, равных (0,7÷0,8)nкр
- для мельниц сухого помола с гладкой футеровкой:
, об/мин (6)
- для мельниц мокрого помола:
, об/мин (7)
Лабораторная работа №2