ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ СТРУЙНОЙ ПРОТИВОТОЧНОЙ МЕЛЬНИЦЫ

CHOOSING THE OPTIMAL DESIGN OF A JET COUNTERCURRENT MILL

 Kobyakov Daniil Konstantinovich

Graduate student, Belgorod state technological university,

Russia, Belgorod

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается проблема выбора оптимальной конструкции струйной мельницы, применяемой в промышленности для измельчения твердых материалов. Проведен сравнительный анализ существующих конструкций, выявлены преимущества и недостатки каждой из них. Предложены критерии оценки эффективности работы струйных мельниц, учитывающие производительность, энергопотребление, износ оборудования и качество конечного продукта. Представлены рекомендации по выбору наиболее подходящей конструкции струйной мельницы в зависимости от типа обрабатываемого материала, требуемой степени измельчения и условий эксплуатации.

ABSTRACT

The article discusses the problem of choosing the optimal design of a jet mill used in industry for grinding solid materials. A comparative analysis of existing structures has been carried out, the advantages and disadvantages of each of them have been identified. Criteria for evaluating the efficiency of jet mills are proposed, taking into account productivity, energy consumption, equipment wear and the quality of the final product. Recommendations on choosing the most suitable design of a jet mill are presented, depending on the type of material to be processed, the required degree of grinding and operating conditions.

Ключевые слова: струйная противоточная мельница, производительность, измельчение, факторы.

Keywords: jet countercurrent mill, productivity, grinding, factors.

Струйная противоточная мельница является важным оборудованием для измельчения материалов в различных отраслях промышленности, включая химическую, пищевую, фармацевтическую и строительную отрасли. Правильный выбор конструкции такой мельницы позволяет повысить эффективность процесса измельчения, снизить энергозатраты и обеспечить высокое качество продукции [1, с. 86]. 

Основные типы конструкций струйных противоточных мельниц

1. Мельницы с вертикальным расположением сопел

Эти мельницы характеризуются компактностью и простотой конструкции. Они позволяют эффективно обрабатывать материалы средней и высокой твердости. Однако такие мельницы требуют большего количества энергии для достижения высоких степеней измельчения.

2. Мельницы с горизонтальным расположением сопел

Такие мельницы обеспечивают равномерное распределение материала внутри камеры измельчения, что способствует повышению эффективности процесса. Они также обладают меньшей чувствительностью к изменению характеристик обрабатываемого материала.

3. Комбинированные мельницы

Комбинированные конструкции сочетают преимущества обоих типов расположения сопел. Это позволяет достичь оптимального баланса между производительностью и качеством конечного продукта.

Критерии выбора оптимальной конструкции

При выборе оптимальной конструкции струйной противоточной мельницы необходимо учитывать следующие критерии:

• Производительность: объем перерабатываемого материала за единицу времени.
• Энергопотребление: количество электроэнергии, необходимой для работы мельницы.
• Качество продукции: степень измельчения и однородность частиц.
• Стоимость эксплуатации: затраты на техническое обслуживание и ремонт оборудования.
• Экологичность: уровень шума и выброса пыли в окружающую среду [2, с. 180].

В промышленности были найдены различные области, где струйные мельницы успешно применялись, что было выявлено в результате анализа современной техники струйного помола [3, c. 159]. Вопреки этому, противоточным струйным мельницам не удавалось так же успешно внедриться в промышленность. Недостаточная квалификация эксплуатационников и конструктивные проблемы старых установок стояли на пути распространения этого вида техники. Однако, если создать эффективные и надежные противоточные струйные мельницы, то они смогут успешно конкурировать с традиционными измельчителями, используемыми для сверхтонкого помола.

Согласно анализу источников, серийный выпуск струйных мельниц в настоящее время приостановлен из-за различных причин, хотя существуют данные о выпуске отдельных экземпляров по заказу [4, c. 13-14]. Изучение современного состояния технологии измельчения в струйных мельницах показывает, что одним из направлений развития таких устройств является повышение производительности, снижение расхода энергии и износа деталей [5, с. 111-112].

Для увеличения эффективности работы струйных противоточных мельниц и уменьшения расхода энергии на измельчение необходимо улучшить процесс перемещения материала [6, с. 15]. Это важно, как в момент их запуска, так и в помольной камере, а также во время работы в зоне обработки установки. Решение этой задачи позволит значительно увеличить производительность системы [7, с. 35].

В ходе поиска оптимального варианта конструкции, мы остановились на струйной противоточной мельнице с устройством кольцевого подвода энергоносителя, который используется для увеличения скорости потока материала на входе в помольную камеру. В результате анализа проведенных экспериментов, нами был сделан вывод о том, что данное техническое решение способствует более эффективной работе струйной мельницы, изображенной на рисунке 1.

Рисунок 1. Противоточная струйная мельница с дополнительным подводом энергоносителя:

1 – загрузочный бункер; 2 – сопла основного энергоносителя, 3 – воздуховод основного энергоносителя, 4 – разгонная трубка, 5 – помольная камера, 6 – подпорные патрубки, 7 – сопла дополнительного энергоносителя, 8 -  воздуховод дополнительного энергоносителя, 9 – конусные насадки

На рисунке 1 изображена противоточная струйная мельница, включающая бункеры 1 для исходного материала и осевые сопла 2 инжекторов для подачи основного энергоносителя. В противоточную помольную камеру 5 вводятся разгонные трубки 4, соединенные с основным воздуховодом 3, и коаксиально расположенные подпорные патрубки 6 с встроенными соплами 7 для подачи дополнительного энергоносителя. Через воздуховод 8 дополнительный энергоноситель подается по каналу, образованному внутренней поверхностью разгонных трубок и внешней поверхностью подпорных патрубков. Обжимные насадки 9 находятся на подпорных патрубках 6, которые ведут в противоточную помольную камеру 5 [8, с. 150].

Вывод

Выбор оптимальной конструкции струйной противоточной мельницы — это сложный процесс, требующий учета множества факторов. Оптимальное решение позволит значительно повысить производительность предприятия, сократить расходы на электроэнергию и техническое обслуживание, а также улучшить качество выпускаемой продукции.

Список литературы:

1. Богданов В.С., Катаев Е.Ф., Воробьев Н.Д., Шаблов А.С. Мельницы сверхтонкого измельчения // Учебное пособие. – Белгород.: БТИСМ, 1988. – 86 с.
2. Горобец В.И., Горобец Л.Ж. Новое направление работ по измельчению. –М. Недра, 1977. - 180 с.
3. Нормы расчета и проектирования пылеприготовительных установок- М. –Л.: Госэнергоиздат, 1958. – 159 с.
4. Богданов В.С., Семикопенко И.А., Вялых В.П. Центробежные противоточные мельницы- монография / В.С. Богданов, И.А. Семикопенко, В.П. Вялых. – Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова 2019. - С. 13-14.
5. Вайсберг Л.А., Каменева Е.Е., Устинова И.Д., Иванов К.С. Современные методы и тенденции развития процессов тонкого и сверхтонкого измельчения // Известия высших учебных заведений. Горный журнал 2019 №8. - С. 111-112.
6. Еремин Н.Ф. Процессы и аппараты в технологии строительных материалов / Н.Ф. Еремин. – М.: Высшая школа, 1986. – 35 с.
7. Акунов В.И. Струйные мельницы. Элементы теории и расчета / В.И. Акунов. М.: Машгиз, 1962. – 15 с.
8. Уваров В.А. Разработка, исследование, методика расчета конструктивно-технологических параметров противоточных струйных мельниц. Автореф. Дис. ... канд. техн. наук. – Белгород: БелГТАСМ, 1996. -150 с.