4.5 Анализ экспериментальных исследований

При экспериментальных исследованиях с варьированием геометрии зерен и угла наклона треугольного и прямоугольного лотков по определению скорости течения компонент механической смеси установлено, что при течении компонентов песка по прямоугольному лотку, время течения уменьшается с увеличением угла наклона. Минимальный угол наклона лотка, при котором смесь начинает двигаться, равен 30 градусам. Наибольший угол наклона составил 35 градусов (рисунок 4.43).

Рисунок 4.43 - Зависимость времени течения песка от угла наклона прямоугольного лотка для компонентов

Наибольшее время течения у зерен диаметром 0,25 мм и 1,3 мм, а наименьшее - 0,475 - 0,675 мм.

Анализ поведения компонентов песка на треугольном лотке показал, что наименьший угол наклона лотка, при котором смесь начинает двигаться 36 градусов. Поэтому угол наклона поверхности варьировался от 35 до 40 градусов, максимальный угол при котором частицы перемешиваются (рисунок 4.44).

Рисунок 4.44 - Зависимость времени течения песка от угла наклона треугольного лотка для компонентов

Время течения уменьшается с увеличением угла наклона лотка. Наименьшая скорость у зерен диаметром 0,25 мм и 1,3 мм, а наибольшая - 0,675 - 0,85 мм. Анализ течения компонентов магнетита по наклонному прямоугольному лотку, с углом a от 30 до 35 градусов показал, что максимальное время течения при a = 30 градусов, минимальное при a = 35 градусов (рисунок 4.45).

Рисунок 4.45 - Зависимость времени течения магнетита от угла наклона прямоугольного лотка для компонентов

С наибольшим временем двигались компоненты 2 и 3, с наименьшим - компоненты 5 и 4. Аналогичным образом течение компонентов магнетита на треугольном лотке, осуществлялось при a = 36+-40 градусов. Наименьшая скорость движения частиц при a = 40 градусов, наибольшая при a = 36 градусов. Компоненты 4 и 5двигались с наименьшей скоростью, а компоненты 1- 3 с наибольшей (рисунок 4.46).

Рисунок 4.46 - Зависимость времени течения магнетита от угла наклона треугольного лотка для компонентов

Исследования движения частиц по треугольному лотку с наименьшим углом наклона β и различными углами наклона сторон лотка a показали, что:

1. компоненты 3 и 4 песка и магнетита двигались с наибольшей скоростью, в отличие от компонентов 1 и 5, которые двигались с наименьшей скоростью.
2. при a = 5 градусов и β = 20 градусов время течения можно считать одинаковым. Наименьшее время течения при β = 10 -+15 градусов, при β > 20 - время увеличивается и увеличивается вероятность образования зависаний.
3. наибольшая скорость у зерен диаметром 0,375 - 0,475 мм, наименьшая у зерен диаметром 0,85 - 1,3 мм.

Таким образом, оптимальным углом наклона сторон треугольного лотка для всех компонентов смесей целесообразно принимать β = 15 градусов.

Рисунок 4.47 - Зависимость времени течения песка от угла наклона сторон треугольного лотка для компонентов

Рисунок 4.48 - Зависимость времени течения магнетита от угла наклона сторон треугольного лотка для компонентов

Поведение однородной смеси песка составленной из процентного соотношения компонентов 1 и 6 при движении по прямоугольному лотку показало, что с увеличением угла наклона лотка время течения уменьшается. Причем смеси 1 и 2 двигались медленнее, чем смеси 8 и 9, которые, в свою очередь, показали наименьшее время.

Рисунок 4.49 - Зависимость времени течения смеси компонентов песка от угла наклона прямоугольного лотка

При движении однородной смеси песка по треугольному лотку смеси 2 и 3 показали набольшее время, а смеси 8 и 9 - наименьшее. Причем за минимальный угол наклона лотка принят угол a = 36 градусов, так как при меньшем угле однородная смесь зависает на поверхности и течение нарушается. С увеличением угла наклона время течения смесей уменьшается.

Рисунок 4.50 - Зависимость времени течения смеси компонентов песка от угла наклона треугольного лотка

Анализ течения однородной смеси магнетита составленной из процентного соотношения компонентов 1 и 6 по наклонному прямоугольному лотку показал, что максимальное время течения при a = 30 градусов, а минимальное - при a = 35 градусов. Наибольшая скорость у смесей 10 и 11, смеси 15 и 17 имели минимальную скорость.

Рисунок 4.51 - Зависимость времени течения смеси компонентов (%) магнетита от угла наклона прямоугольного лотка

Аналогично течение однородной смеси магнетита по треугольному лотку осуществлялось при a = 36± 40 градусов. При a < 36 градусов смесь зависает, что приостанавливает сплошное течение. С увеличением угла наклона лотка время уменьшается - смеси 10 и 11 показали наибольшее время, а смеси 15 и 18 - наименьшее.

Рисунок 4.52 - Зависимость времени течения смеси компонентов магнетита от угла наклона треугольного лотка

Исследуем зависимость длины свободного пробега от угла наклона лотков по каждой из компонент песка и магнетита с целью определения энергетики магнитного поля. Определив скорость движения частиц, можно рассчитать мощность, которую необходимо затратить для разделения смеси.

Рисунок 4.53 - Зависимость максимальной длины свободного пробега компонентов песка от угла наклона треугольного лотка

Длина пробега компонентов 5 и 6 песка при течении по треугольному лотку имеет наибольшее значение, а компоненты 1 и 3 - наименьшее. Из полученных данных видно, что при течении компонентов песка по прямоугольному лотку наибольшее расстояние проходит компонента 6, а наименьшее-2.

Рисунок 4.54 - Зависимость максимальной длины свободного пробега компонентов магнетита от угла наклона треугольного лотка

При течении компонентов магнетита по треугольному лотку наибольший пробег имеют компоненты 6 и 5, наименьший -1 и 2. Как видно течение компонент магнетита по прямоугольному лотку при варьировании угла наклона поверхности ускоряется, и максимальный пробег имеют компоненты 4 и 6, а минимальный - компоненты 1 и 2.

Рисунок 4.55 - Зависимость максимальной длины свободного пробега компонентов магнетита от угла наклона прямоугольного лотка

В результате исследований получено, что время течения уменьшается с увеличением угла наклона лотков, но для обеспечения циклического перемешивания необходимо, чтобы в промышленной установке угол наклона у треугольного лотка был 360, у прямоугольного - 300. Наибольшая скорость у зерен диаметром 0,675 - 1,3мм, наименьшая скорость у зерен диаметром 0,25 - 0,375мм. Максимальная длина свободного пробега полученных ранее однородных смесей песка и магнетита измерена по компонентам 1 и 6.

Рисунок 4.56 - Максимальная длина свободного пробега смеси компонентов песка (%) по компоненту 1

Рисунок 4.57 - Максимальная длина свободного пробега смеси компонентов песка по компоненту 6

Исследования показали, что при движении частиц по треугольному лотку длина пробега больше, чем по прямоугольному при равных условиях.

Рисунок 4.58 - Максимальная длина свободного пробега смеси компонентов магнетита (%) по компоненту 6

Рисунок 4.59 - Максимальная длина свободного пробега смеси компонентов магнетита (%) по компоненту 1

При течении однородной смеси магнетита зерна диаметром как 0,25 мм, так и 1,3 мм имеют пробег больше, двигаясь по треугольному лотку по сравнению с прямоугольным. Причем с увеличением в однородной смеси процентного содержания зерен диаметром 1,3 мм, длина пробега всей смеси растет.

Из однородных компонент песка и магнетита получена неоднородная смесь с диаметром зерна 1,3 мм и 0,25 мм в процентном соотношении. Таким образом, получены смеси М1 - М9, где зерна магнетита диаметром 1,3 мм, а зерна песка 0,25 мм; а также смеси П1 - П9, где зерна песка диаметром 1,3 мм и зерна магнетита - 0,25 мм.

При исследовании пробега смеси с зернами песка и магнетита диаметром 1,3 мм, получено, что с увеличением в смесях процентного содержания компоненты 6, длина пробега смеси увеличивается. При течении смесей по треугольному лотку пробег больше, чем при течении по прямоугольному.

Рисунок 4.60 - Максимальная длина свободного пробега неоднородной смеси (%) по компоненту 6 песка

Рисунок 4.61 - Максимальная длина свободного пробега неоднородной смеси (%) по компоненту 6 магнетита

При течении неоднородной смеси значение максимальной длины пробега по зернам песка и магнетита диаметром 0,25 мм равно 250 мм. При движении смеси по треугольному лотку пробег больше, чем при движении по прямоугольному.

Рисунок 4.62 - Максимальная длина свободного пробега неоднородной смеси (%) по компоненту 1 песка

Рисунок 4.63 - Максимальная длина свободного пробега неоднородной смеси (%) по компоненту 1 магнетита

Таким образом, смесь с большим процентным содержанием песка двигается по наклонной поверхности при оптимальном угле наклона быстрее, чем смесь с большим процентным содержанием магнетита.

Рисунок 4.64 - Время течения сыпучей среды (%) однородной и неоднородной по треугольному лотку при amin=360°

При сравнении времени течения однородных и неоднородных смесей на оптимальных углах, получено, что при a= 300 для прямоугольного лотка смесь с большим процентным содержанием магнетита движется как однородная смесь магнетита. Тоже можно утверждать и для неоднородной смеси с большим содержанием песка. При анализе течения смесей в гравитационном поле оптимальным является треугольный лоток с углом наклона 36°, который принимается для проведения экспериментов в магнитном поле.

предыдущий раздел | содержание| следующий раздел

Поиск в журналах РАЕ:

Авторы Публикации