- Nghiên cứu qui trình công nghệ sản xuất thức ăn khoáng từ xương động vật;
3.2.3.Vận tốc gió và khí động học trong máy nghiền kiểu búa [14]
c) Thuyết dung hoà
3.2.3.Vận tốc gió và khí động học trong máy nghiền kiểu búa [14]
Khi máy nghiền làm việc sẽ tạo ra sự chuyển động quay vòng của không khí cùng với khối hạt cộng với bột trên mặt sàng do tác động của bộ
búa và quạt hút bột. Hiện tượng lưu chuyển của khối hạt bột như vậy là bất lợi cho tác dụng va đập của búa.
Nếu gọi khối lượng lưu chuyển là Mlc, năng suất máy là q( kg/s), khi đó:
Mlc = qt (3.30)
t- thời gian nguyên liệu lưu lại trong buồng nghiền (s) Ta có thể xác định số lần luân chuyển Klc theo công thức: qD v M D tv K l lc l lc π = π = (3.31) Mlc =πDLh1ρµl (3.32) Ta rút ra: l lc l DL M h ρµ π = (3.33) Trong đó: vlc - vận tốc luân chuyển vlc =(0, 4 0,5÷ )vb
vb- vận tốc đầu búa;
D- đường kính trong buồng nghiền; L- chiều rộng buồng nghiền; l h - chiều cao hỗn hợp khí và hạt bột; ρ- khối lượng thể tích của hỗn hợp khí, hạt và bột; l µ - tỉ số giữa khối lượng hạt bột và không khí.
Trên hình 3.5 trình bày sự phụ thuộc của thời gian nghiền t và số lần luân chuyển Klc vào vận tốc đầu búa vb ứng với sàng lỗ 3mm và khe hở sàng búa: 2mm đường 1; 12mm đường 2 và 20mm đường 3.
Trong khi luân chuyển lớp hỗn hợp không khí - hạt bột chuyển động vòng quanh và trượt trên mặt sàng và làm hạn chế khả năng thoát bột qua sàng. Các dòng chuyển động khác theo hướng ly tâm đẩy bột qua sàng.
Nếu gọi F0 là diện tích toàn bộ các lỗ sàng, vs vận tốc dòng khí qua các lỗ
sàng, khi đó lượng không khí qua các lỗ sàng sẽ được tính theo công thức:
Qk =vs F0 kt (3.34)
kt - hệ số thu hẹp dòng khí ở các lỗ.
Như vậy, với tỷ số khối lượng tương đối ổn định trong lớp hỗn hợp khí-bột thì năng suất máy tỷ lệ thuận với lượng không khí qua máy. Rôto nghiền làm việc như một máy quạt mà các cánh quạt là bộ búa.
M.E. Ghiêcsin nghiên cứu về khí động học của máy nghiền đã đưa ra khái niệm trường vận tốc không khí ở các lỗ sàng thoát ra khỏi buồng nghiền. Sơ
đồ lưu chuyển dòng khí trong buồng nghiền được thể hiện trên hình 3.6.
Hình 3.6. Sơ đồ lưu chuyển dòng khí trong buồng nghiền
Vận tốc trung bình của dòng khí ở khe sàng và vỏ máy là 31,8m/s bằng khoảng 40% vận tốc đầu búa vb. Thành phần hướng theo bán kính vr=2,5÷3m/s nhỏ hơn thành phần tiếp tuyến vt. Lưu lượng không khí tính theo vr là 3,2m3/s (đo ở ống dẫn là 3,01m3/s). Như vậy đặc tính khí động của máy nghiền có thể lấy theo đặc tính khí động của máy quạt ly tâm.
Dòng khí qua rôto nghiền có thể coi là một trường thế năng xoáy lốc giới hạn bởi vòng tròn đường kính 2R0 tính tới đầu trong của búa (Hình 3.7). Tâm xoáy lốc O nằm trong trường thế năng đó. Trường vận tốc này gồm hai vùng: một vùng là nhân xoáy lốc có bán kính Rx di chuyển quay với vận tốc góc không đổi theo hướng quay của rôto nghiền. Một vùng là bản thân trường xoáy lốc tiếp giáp với nhân đó mà các phần tử khí chuyển động với vận tốc dài vx.
Hình 3.7. Trường vận tốc khí qua các lỗ sàng
Hình 3.8. Sự phân bố vận tốc v và áp suất tĩnh p trong trường xoáy lốc phẳng của buồng nghiền
Theo khí động học, khí có xoáy lốc phẳng, dòng khí giữa các đĩa nghiền sẽ
chuyển động theo các vòng tròn đồng tâm có tâm là O trên trục xoáy lốc; khi đó khu vực nào có thành phần vr hướng theo bán kính vào tâm trống nghiền là vùng bố trí cửa cấp liệu vào, còn khu vực nào mà vr hướng ra xa tâm rôto thì bố trí sàng; các góc α1, α2 là vùng khí vào và α3, α4là vùng khí ra (Hình3.8).
Từ việc phân tích khí động như vậy, người ta đã tìm cách tạo ra một vùng xoáy đặc biệt, kéo nhân xoáy lốc ra xa tâm quay của máy để tận dụng mọi khả
năng tạo các thành phần vr hướng ra ngoài lớn nhất để tăng cường khả năng đẩy bột qua sàng mạnh hơn nhằm tăng năng suất máy.