На стенках, образующих днище патрона, установлены контрножи. В теле диска вдоль режущей кромки каждого ножа выполнены сквозные подножевые щели. Диск огражден кожухом.

Балансы по направляющему патрону подаются к ножам вращающегося диска. Каждый нож отрубает шайбу толщиной, равной величине выступа ножа. При этом подача сырья под следующий нож осуществляется затягивающим усилием предыдущего ножа. Под действием скалывающих или сдвигающих усилий на передней грани ножа отрубаемая шайба распадается на отдельные элементы – щепу. Через подножевую щель щепа поступает на приводную сторону диска и затем удаляется из корпуса.

По способу подачи древесины различают машины с наклонным и горизонтальным направляющим патроном; по способу удаления щепы – с верхним и нижним выбросом.

Производительность рубительной машины может быть найдена по формуле где Q – производительность рубительной машины, пл. м3/ч; dp – среднеквадратичный диаметр перерабатываемых балансов, м; nср – средняя частота вращения вала рубительной машины, мин–1; lщ – длина получаемой щепы, м; z – количество ножей на диске, шт.; kп – коэффициент, учитывающий эффективность использования машинного времени (для тихоходных малоножевых машин принимается равным 0,7–1,0; для быстроходных многоножевых – 0,4– 0,7 [6]); kl – коэффициент неравномерности длины щепы (для малоножевых – 0,80–0,85; для многоножевых – 0,93–1,00).

Измельчению часто подвергаются балансы различного диаметра.

Поэтому вводится понятие среднеквадратичного, или эквивалентного, перерабатываемых балансов определяется из выражения где i – относительное содержание балансов диаметром di.

рассчитывается по формуле где nн – номинальная (начальная) частота вращения вала до начала рубки, мин–1; nк – конечная частота вращения вала после рубки (nк = 0,9 · nн), мин–1.

При этом начальная частота вращения вала до начала рубки вычисляется из следующего соотношения:

где Vр – окружная скорость резания на среднем диаметре, проходящем через середину ножа (для малоножевых машин составляет 15–18 м/с, для многоножевых – 20–30 м/с), м/с; Dр = 0,6 · D – средний диаметр резания (диаметр центра ножей), м.

Длина получаемой щепы рассчитывается как где h – расстояние от плоскости диска до режущей кромки ножа, м;

1 – угол наклона загрузочного патрона в вертикальной плоскости, град; 2 – угол наклона загрузочного патрона в горизонтальной плоскости, град.

Продолжительность рубки одного баланса р, с, длиной L находится по формуле При получении щепы из отходов деревообработки или при одновременной рубке нескольких балансов малого диаметра рекомендуется задаваться площадью поперечного сечения измельчаемой древесины. В этом случае производительность определяется как где Fр – площадь поперечного сечения измельчаемой древесины, м2.

В случае переработки нескольких балансов площадь поперечного сечения измельчаемой древесины рассчитывается из следующего уравнения:

где m – число одновременно измельчаемых балансов.

2.3. Расчет мощности привода рубительных машин Мощность привода рубительной машины складывается из мощности холостого хода и полезной мощности. Мощность холостого хода расходуется на преодоление трения качения в роликоподшипниках, а в машинах с верхним выбросом щепы – и на создание вентиляционного напора. Полезная мощность затрачивается на рубку древесины, а в машинах с верхним выбросом щепы – и на механическое выбрасывание щепы. Таким образом, мощность привода рубительной машины рассчитывается по формуле где N – мощность привода рубительной машины, кВт; Мс – полный момент сил сопротивления, Н · м; nн – номинальная частота вращения диска, мин–1; Мх – мощность холостого хода, кВт; Мпол – полезная мощность, кВт.

Полный момент сил сопротивления находится из следующего уравнения:

где Мтр – крутящий момент на преодоление сил трения в опорах, Н · м;

Мв – крутящий момент на создание вентиляционного напора, Н · м;

Мр – крутящий момент на преодоление сил сопротивления механический выброс щепы, Н · м.

Крутящий момент на преодоление сил трения в опорах вычисляется по формуле где f – коэффициент трения качения, f = 0,02; G – вес ротора рубительной машины, кг; dк – диаметр окружности качения роликов, м.

Крутящий момент на создание вентиляционного напора определяется по следующей формуле где zл – количество лопаток на ободе диска, шт.; Fл – площадь одной лопатки, м2; Dл – диаметр, описываемый при вращении центром тяжести лопатки, м; – коэффициент сопротивления, учитывающий радиальное расположение лопаток ( = 0,7).

Крутящий момент на преодоление сил сопротивления резанию рассчитывается из соотношения где dp – среднеквадратичный диаметр перерабатываемых балансов, м;

z – число ножей, шт.; R0 – удельное сопротивление резанию, определяемое по табл. 13, Н/м; k1, k2, k3 – коэффициенты, учитывающие соответственно степень затупления ножей, влажность и температуру древесины (для острых ножей k1 = 1, для затупленных – k1 = 1,25; при влажности древесины 50–60% k2 = 1, при влажности древесины 20–30% k2 = 1,1; при переработке в щепу незамороженной древесины k3 = 1; при переработке в щепу замороженной древесины k3 = 1,4) [6].

Значение удельного сопротивления резанию R Порода древесины Удельное сопротивление резанию, Н/м Крутящий момент, затрачиваемый на механический выброс щепы, находится по формуле где щ – плотность щепы (древесины), кг/м3[6].

2.4. Пример расчета основных параметров рубительных машин Задача. Определить производительность дисковой рубительной машины марки МРН-100, если она перерабатывает сосновые балансы следующего диаметра: 20 см (в количестве 10%); 22 см (40%); 24 см (30%); 28 см (20%). Выступ ножей над плоскостью диска равен 20 мм. Рассчитать мощность привода рубительной машины (вес ротора составляет 13 т) при условии, что древесина перерабатывается в летний период при затупленных ножах и влажности 80%.

Решение. Для нахождения производительности необходимо перерабатываемых балансов из уравнения Длина получаемой щепы составит Примем окружную скорость резания на среднем диаметре равной 28 м/с. Следовательно, начальная частота вращения вала рубительной машины при D р = 0,6 · D = 0,6 · 2440 = 1464 мм составит Средняя частота вращения вала рубительной машины равна Таким образом, производительность дисковой рубительной машины составляет Для расчета мощности привода рубительной машины необходимо определить полный момент сил сопротивления, который состоит из суммы крутящего момента на преодоление сил трения в опорах, крутящего момента на создание вентиляционного напора, крутящего момента на преодоление сил сопротивления резанию и крутящего момента, затрачиваемого на механический выброс щепы.

Найдем все эти составляющие.

Крутящий момент на преодоление сил трения в опорах при диаметре окружности качения роликов, равном 0,3 м, вычислим из выражения При площади лопаток для выброса щепы, равной 0,0816 м2, крутящий момент на создание вентиляционного напора определим как По табл. 13 примем удельное сопротивление резанию для сосновых балансов равным 95 000 Н/м. Отсюда при заданных условиях переработки балансов имеем Следовательно, крутящий момент, затрачиваемый на механический выброс щепы (плотность щепы при 80%-ной влажности примем 880 кг/м3), будет равен Таким образом, полный момент сил сопротивления составляет Следовательно, мощность привода рубительной машины равна Задачи для самостоятельного решения 1. Определить производительность дисковой рубительной машины марки МРН-150, если она перерабатывает сосновые балансы следующего диаметра: 15 см (в количестве 20%); 20 см (30%); 25 см (40%); 30 см (10%). Выступ ножей над плоскостью диска равен 20 мм.

2. Рассчитать мощность привода рубительной машины марки МРГ-100Н, если влажность перерабатываемой древесины 60%, а ножи затуплены. Рубка осуществляется в летний период. Масса ротора рубительной машины составляет 14 т. Рубке подвергаются еловые балансы следующего диаметра: 22 см (в количестве 30%);

25 см (25%); 28 см (35%); 31 см (10%). Выступ ножей над плоскостью диска равен 18 мм.

3. Найти время, за которое дисковая рубительная машина марки МРГ-40 перерабатывает в щепу бревна, длиной 4,5 м, если выступ ножа над плоскостью диска равен 18 мм.

4. Определить время, за которое дисковая рубительная машина марки МРН-30, перерабатывает в щепу бревна длиной 2,5 м, если выступ ножа над плоскостью диска равен 20 мм.

3. ОБОРУДОВАНИЕ ДРЕВЕСНО-МАССНЫХ ЗАВОДОВ

Древесина прижимается механизмами подачи к вращающемуся камню с абразивной поверхностью, частично погруженному в ванну с массой и орошаемому оборотной водой.

расщеплении древесины на волокна и размоле волокон. По принципу действия дефибреры бывают периодического и непрерывного действия. В зависимости от способа прижима древесины к камню дефибреры делятся на гидравлические (прижим осуществляется с вращающимся винтом); цепные (прижим выполняется движущимися цепями); кольцевые (прижим осуществляется вращающимся зубчатым колесом). Из них прессовые относятся к дефибрерам периодического действия, остальные – к дефибрерам непрерывного действия.

Конструкции дефибреров характеризуются большим разнообразием и принципиально отличаются в части организации подачи балансов к рабочему органу – камню. Однако в ходе технического прогресса наибольшее развитие и распространение в промышленности получили только два типа дефибреров – цепные и двухпрессовые (табл. 14–15).

Технические характеристики дефибреров Производительность по воздушносухой белой древесной массе при Размеры балансов, мм:

Давление воды для спрысков, МПа 0,3–0,4 0,3–0,4 0,5–0,6 0,8–0, Габаритные размеры, м:

изготовленных фирмой «Тампелла» (Финляндия) Наибольшая окружная 20,6; 20,6; 20,6; 23,5; 23,5;

Площадь Определение производительности дефибреров Исходной величиной для определения производительности дефибрера является удельный съем, который показывает количество древесной массы в граммах, снимаемой с 1 см2 поверхности камня при его перемещении на 1 см. При повышении температуры в зоне дефибрирования и, следовательно, удельного расхода энергии удельный съем уменьшается в соответствии с уравнением где q – удельный съем древесной массы, г/(см2 · см); – опытный коэффициент, зависящий от условий дефибрирования (для цепного дефибрера в зимних условиях = 0,00276; для двухпрессового дефибрера в зимний период = 0,0031, в летний – = 0,00285); U – удельный расход энергии на дефибрирование (для белой древесной массы U = 1100–1300 кВт · ч/т; для бурой древесной массы U = 700– 800 кВт · ч/т), кВт · ч/т воздушно-сухой древесной массы.

С учетом геометрии поверхности камня производительность дефибрера составит где Q – производительность дефибрера, т/сут; Fr – удельная радиальная проекция площади контакта абразивных зерен с древесиной, см2/см2; Vк – окружная скорость камня, м/с; l – длина балансов, м; m – количество подающих устройств; Dк – диаметр камня, м; B – ширина шахты дефибрера, м; arcsin (B/Dк) – дуга контакта балансов и камня, рад.

Используя данную формулу, можно также по заданной производительности определить необходимую длину перерабатываемых балансов.

Процесс дефибрирования зависит от формы и размеров абразивных зерен, распределения их на поверхности камня, свойств камня, характера обработки его поверхности – насечки.

дефибрерного камня. Под зернистостью понимается средний размер (диаметр) преобладающей фракции абразивных зерен.

Кварцево-цементные камни различают по зернистости следующим образом: мелкозернистые (0,25–0,35 мм), среднезернистые (0,40–0,50 мм), крупнозернистые (0,60–1,20 мм). Керамические камни относят к крупнозернистым с зернистостью 0,3 мм и выше, к среднезернистым – 0,25 мм и к мелкозернистым – 0,20 мм. Зернистость камней подбирается в зависимости от вида древесной массы с учетом длины дуги истирания и удельного давления, применяемого при дефибрировании [6].

Абсолютная величина Fr может быть рассчитана с помощью табл. 16 в зависимости от относительной глубины погружения (z) абразивных зерен в древесину (z/r) с учетом параметров насечки камня, где r – средний радиус абразивных зерен:

– для спиральной шарошки – для пирамидальной шарошки где 2 r – относительная величина проекции поверхности контакта абразивных зерен с древесиной; h – глубина насечки, см; Nn – номер шарошки.

Относительная величина проекции поверхности контакта абразивных зерен с древесиной в зависимости от глубины погружения зерна в древесину Окружная скорость камня определяется как где n – частота вращения вала электродвигателя, мин–1.

Окружная скорость дефибрерного камня и его диаметр могут также приниматься из данных, представленных в табл. 17–18.

Зависимость диаметра камня от производительности дефибрера Производительность дефибрера по воздушно-сухому волокну, т/сут Зависимость окружной скорости камня от производительности дефибрера Производительность дефибрера по Окружная скорость воздушно-сухому волокну, т/сут нового камня, м/с, не менее Для дефибреров периодического действия при расчете производительности необходимо учитывать периодичность его работы:

где Qпр – производительность дефибрера периодического действия, т/сут;

k – коэффициент использования рабочего времени (k = 0,98).

3.3. Расчет мощности привода дефибрерного камня Эффективная мощность расходуется на преодоление сопротивления относительному перемещению абразивов в зоне дефибрирования. С учетом геометрии поверхности камня эффективная мощность находится по следующей формуле:

где Nэф – эффективная мощность, кВт; kд – сопротивление дефибрированию, Н/м.

Величина kд определяется прочностными свойствами древесины и зависит от температуры в зоне дефибрирования. В летний период при более высокой температуре kд = (900–950) · 104 Па, в зимний период kд = (1010–1060) · 104 Па.

Мощность дефибрирования может рассчитываться также с использованием удельного расхода энергии, затрачиваемой на производство 1 т древесной массы:

где Q – суточная производительность дефибрера, т воздушно-сухой древесной массы/сут; U – удельный расход энергии на дефибрирование, кВт · ч/т; – коэффициент потерь мощности ( = 0,94–0,96).

3.4. Пример расчета основных параметров работы дефибреров Задача. Определить производительность и мощность привода двухпрессового дефибрера марки ДП-03 в летний период, если он вырабатывает белую древесную массу. Для насечки камня используется шарошка № 10, глубина насечки составляет 0,04 см.

Отношение z/r принять равным 0,5.

Решение. Вначале рассчитаем удельный съем древесной массы с 1 см поверхности камня при условии, что удельный расход энергии на дефибрирование воздушно-сухой белой древесной массы равен 1200 кВт · ч/т:

q = 0,00285 1,75 10 6 (1200 800 ) = 0,00215 г/(см2 · см).

Далее необходимо определить величину удельной радиальной проекции площади контакта абразивных зерен с древесиной. Примем, что насечка камня осуществляется с помощью спиральной шарошки.

Тогда при условии, что относительная величина проекции поверхности контакта абразивных зерен с древесиной (из табл. 16) равна 0,032, получим Для данного типа дефибрера диаметр камня составляет 1,8 м, перерабатываемых балансов – 1,5 м. Следовательно, окружная скорость камня равна Отсюда производительность дефибрера составит Эффективная мощность привода дефибрерного камня равна 1. Определить производительность и мощность привода цепного дефибрера марки ДЦ-04-01 в летний период, вырабатывающего бурую древесную массу. Для насечки камня используется спиральная шарошка № 8, глубина насечки составляет 0,05 см. Для дефибрирования применяется среднезернистый кварцево-цементный камень. Отношение z/r принять равным 0,35.

2. Вычислить производительность и мощность привода вырабатывающего бурую древесную массу. Для насечки камня используется спиральная шарошка № 12, глубина насечки составляет 0,05 см. Отношение z/r принять равным 0,4.

3. Рассчитать основные параметры работы двухпрессового дефибрера с индивидуальным приводом производительностью 150 т/сут при производстве белой древесной массы для газетной бумаги.

4. РАСЧЕТ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ РАЗМОЛА

ВОЛОКНИСТЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ

До недавнего времени конические мельницы были одним из основных видов размалывающего оборудования, используемого на целлюлозно-бумажных предприятиях при непрерывном процессе размола волокнистых материалов.

В мировой практике встречаются различные по конструкции конические мельницы, отличающиеся друг от друга расположением вала, углом конуса, направлением движения массы, присадкой ротора или статора и другими признаками. Наибольшее распространение получили конические мельницы с горизонтальным расположением вала, малым углом конуса (16–22°), присадкой ротора и направлением движения массы от малого диаметра ротора к большому.

Конические мельницы могут применяться при размоле полуфабрикатов с концентрацией не выше 6%. Они выпускаются с литой, наборной и базальтовой гарнитурой. Мельницы с базальтовой гарнитурой используются преимущественно в тех случаях, когда требуется достижение высокой степени помола при незначительном укорочении волокон. Базальтовая гарнитура не загрязняет обрабатываемый полуфабрикат механическими продуктами износа, что очень важно при производстве бумаг для электромеханических изделий.

Конические мельницы могут применяться на размоле волокнистых полуфабрикатов только при низкой концентрации. Присущие им конструктивные особенности не позволяют вести размол при концентрации более 4–6% или использовать их на горячем размоле под давлением и в других специфических условиях. Они могут применяться на массном размоле, размоле отходов сортирования, при выравнивании массы перед бумаго- и картоноделательными машинами, часто используются на дороспуске и размоле макулатурной массы, сухого и мокрого брака.

Основные параметры конических мельниц приведены в [5, 6].

В последние годы наибольшее распространение получили дисковые мельницы. Они вытесняют другие виды размалывающего оборудования благодаря преимуществам, основными из которых являются возможность размола при высокой концентрации (до 40%), более низкий удельный расход энергии, большая единичная производительность и мощность, компактность, простота обслуживания.

4.1. Классификация дисковых мельниц Размол в дисковых мельницах происходит между вращающимся и неподвижным дисками, или между вращающимися в разные стороны дисками, которые облицованы размалывающей гарнитурой. В зависимости от числа зон размола и вращающихся размалывающих поверхностей различают однодисковые, сдвоенные и двухдисковые мельницы.

Однодисковые мельницы имеют одну зону размола с одной вращающейся и одной неподвижной размалывающими поверхностями. По техническим возможностям эти мельницы – наиболее универсальное размалывающее оборудование. Основной недостаток однодисковых мельниц – значительные осевые усилия, возникающие при их работе, что приводит к усложнению конструкции.

Сдвоенные мельницы имеют две зоны размола с одной вращающейся и одной неподвижной размалывающими поверхностями в каждой зоне. Эти мельницы как бы объединяют в себе две однодисковые мельницы. В них отсутствуют осевые усилия на валу, что значительно упрощает конструкцию.

Двухдисковые мельницы имеют одну зону размола и две вращающиеся в противоположные стороны размалывающие поверхности. По конструктивным решениям двухдисковые мельницы значительно сложнее однодисковых, а по технологическим возможностям не имеют значительных преимуществ перед однодисковыми и сдвоенными.

Размалывающая мельницы, осуществляющий непосредственное воздействие на волокна.

Рабочая поверхность гарнитуры характеризуется числом и размерами ножей и канавок, а также их расположением на поверхности. Совместно с частотой вращения роторного диска и потребляемой мощностью параметры гарнитуры определяют качество размола массы, транспортирующую способность мельницы, ее технико-экономические показатели. Несмотря на накопленный опыт, выбор оптимального варианта гарнитуры для данного процесса (на практике применяется большое число различных типов гарнитуры) осуществляется обычно эмпирическим путем.

Технические характеристики дисковых мельниц и применяемых видов гарнитуры приведены соответственно в табл. 19–20.

Некоторые характеристики дисковых мельниц Марка мельницы Характеристика основных типов гарнитуры для дисковых мельниц и мощности привода машин для размола массы К основным параметрам дисковых мельниц относятся диаметр дисков размалывающей гарнитуры, частота вращения ротора, мощность электродвигателя, производительность мельницы, степень обработки полуфабриката, масса мельницы.

Мощность на валу мельниц с ножевой гарнитурой, работающих с бумажной массой при концентрации до 6%, равна где N – полная мощность, расходуемая на размол, кВт; Np – полезная мощность размола, кВт; Nн – мощность, затрачиваемая на создание напора (насосный эффект), кВт; Nг.п – мощность гидравлических потерь, расходуемая преимущественно на трение ротора о массу, являющаяся основной непроизводительной составляющей, кВт; Nм.п – мощность, затрачиваемая на преодоление механических потерь в сальниках и подшипниках, кВт (Nм.п = (0,05…0,07) · N).

Полезная мощность размола определяется по формуле где Bs – удельная нагрузка на кромки ножей, Дж/м; Ls – секундная режущая длина, м/с; j – количество зон размола (для однодисковой мельницы j = 1; для сдвоенной – j = 2).

Удельная нагрузка на кромки ножей характеризует работу, производимую над размалываемыми волокнами ножом ротора длиной 1 м при прохождении им ножа статора, и определяется по табл. 21.

Удельная нагрузка при размоле некоторых видов волокнистых полуфабрикатов Вид размалываемого Сульфатная небеленая Сульфатная беленая Сульфитная небеленая Сульфитная беленая Сульфатная беленая Отходы сортирования Тростниковая сульфатная Секундная режущая длина показывает общую длину пересечений ножей статора ножами ротора за одну секунду и косвенно характеризует количество одновременно обрабатываемых волокон, т. е.

производительность мельницы:

где n – частота вращения ротора, мин–1; L0 – режущая длина за один оборот, м.

Секундная режущая длина гарнитуры зависит от конструктивного исполнения ее рабочей поверхности и скорости вращения ротора.

Ориентировочно секундная режущая длина может быть рассчитана по следующей формуле:

где D – диаметр размалывающей гарнитуры, м; n – частота вращения ротора, мин–1.

В случае, если шаг ножей ротора и статора постоянен, секундная режущая длина гарнитуры определяется как где k – коэффициент, характеризующий отношение малого диаметра размалывающей зоны гарнитуры к большому k = d/D (для конической мельницы k = 0,55–0,65, для дисковой мельницы k = 0,35–0,60); tр, tс – соот-ветственно средний шаг между ножами гарнитур ротора и статора, м; – угол конусности мельниц (для дисковых мельниц = 90), град.

Определенные затруднения представляет выбор частоты вращения ротора мельницы. В принципе можно задаться любым стандартным значением частоты вращения в пределах от 250 до 3000 мин–1 (250, 275, 300, 375, 500, 600, 750, 1000, 1500, 3000 мин–1). Однако стремление к выбору большого числа оборотов хотя и приводит к некоторому уменьшению диаметра гарнитуры, но вместе с тем вызывает резкое возрастание непроизводительной мощности и снижает коэффициент эффективности мельницы. Опыт эксплуатации мельниц свидетельствует о том, что при размоле бумажной массы концентрацией до 6% необходимо выбирать такую частоту вращения ротора мельницы, чтобы окружная скорость на большем диаметре не превышала для конической мельницы 18–21 м/с, для конической быстроходной мельницы (гидрофайнер) – 30–35 м/с; для дисковой 25–30 м/с (табл. 19). При этом частота вращения ротора мельницы определяется по формуле где v – окружная скорость на большем диаметре, м/с.

Для вычисления большего диаметра рекомендуется следующая формула:

где b – средняя ширина канала между ножами (для конической мельницы b = 8–10 мм, для дисковой мельницы b = 3–6 мм), м;

– толщина ножей гарнитуры (для конической мельницы = 4–6 мм, для дисковой мельницы = 3–5 мм), м; Q – производительность мельницы, т/сут; ШР – прирост степени помола при прохождении массы через мельницу; A0 – удельный полезный расход энергии, МДж/(т · ШР); – отношение числа ножей на статоре к числу ножей на роторе (обычно = 1).

Удельный полезный расход энергии показывает, какая работа затрачивается в межножевом зазоре мельницы для того, чтобы увеличить степень помола 1 т абсолютно-сухого волокна на 1ШР. Этот показатель при постоянном удельном давлении в зазоре между ножами ротора и статора не зависит от типа размалывающей машины и определяется видом волокна и его сопротивляемостью размолу (табл. 22).

Процесс размола характеризуется несколькими периодами размола. Начальный период (от 13–15 до 27–30ШР) отмечается значительным удельным расходом энергии. В этот период происходит удаление первичной стенки волокна (что ускоряет его набухание), нарушение связей между фибриллами внутри волокна (внутреннее фибриллирование), повышение гибкости волокон, в результате чего резко возрастают механические показатели бумаги, сопротивление фильтрации и соответственно степень помола увеличивается медленно.

Средний период (от 27–30 до 65–70ШР) характеризуется возрастанием внешнего фибриллирования, сопротивления фильтрации и степени помола. Механическая прочность, определяемая разрывной длиной, достигает максимума в конце периода. Удельный расход энергии на этом участке наименьший.

Заключительный период (70–93ШР) отличается замедлением процесса размола. Удельный расход энергии на этом участке размола достигает максимума. Прочность бумаги постепенно падает.

В сумме Nн и Nг.п составляют мощность, условно называемую гидравлической мощностью мельницы Nг, кВт.

Гидравлическая мощность рассчитывается по следующим эмпирическим зависимостям:

– для конических мельниц N г = 1,4 10 4 60 2,33 n 2,33 D 3,66 ;

где n – частота вращения ротора, с–1; D – большой диаметр ротора, м; – коэффициент, равный для однодисковой мельницы 12,5 · 10–6, для сдвоенной – 23 · 10–6.

Средние значения удельных расходов энергии A0 при размоле некоторых видов волокнистых полуфабрикатов Вид размалываемого целлюлоза небеленая целлюлоза Сульфитная хвойная беленая Сульфатная лиственная полуцеллюлоза древесной массы Затраты мощности на механические потери можно учесть, введя механический КПД мельницы м, равный 0,93–0,95. Тогда Обработка массы при высокой концентрации осуществляется в основном за счет трения волокон друг о друга. Ножи лишь предотвращают проскальзывание волокон относительно поверхности дисков. Поэтому при размоле массы высокой концентрации расчет мощности ведется не по удельной нагрузке на кромку ножа, а по среднему давлению между дисками.

В общем случае мощность, затрачиваемая на размол массы высокой концентрации, может быть определена по формуле где Ср – коэффициент размола (при давлении 200–300 кПа находится в пределах 5,0–7,5); р – давление между дисками, составляющее 200–300 кПа; k – коэффициент, характеризующий отношение малого диаметра размалывающей зоны гарнитуры к большому.

Коэффициент размола зависит от типа гарнитуры и имеет большие значения в пределах 6,5–7,5 для мельниц первой ступени размола щепы, а также для мельниц, используемых для размола грубых отходов (щепы после молотковых мельниц, сучков непровара и т. д.), и массы при очень высокой концентрации (25% и выше). В остальных случаях Ср = 5,0–6,5.

Часто возникает задача определить производительность существующей мельницы и рассчитать число таких мельниц для Производительность одной мельницы с известной секундной режущей длиной гарнитуры находится из соотношения 4.3. Пример расчета основных параметров машин для размола массы Задача. Определить мощность, потребляемую сдвоенной дисковой мельницей марки МДС-24, которая оснащена размольной гарнитурой Р–800.003, при размоле сульфатной беленой хвойной целлюлозы с концентрацией 5%.

Решение. Мощность, потребляемую мельницей, найдем по формуле Для определения полезной мощности размола необходимо рассчитать секундную режущую длину, которая в соответствии с заданными условиями составит Отсюда при условии, что удельная нагрузка на кромки ножей размалывающей гарнитуры равна 1,9 Дж/м, полезная мощность размола определяется как Гидравлическая мощность для сдвоенной дисковой мельницы равна Таким образом, мощность, потребляемая мельницей, при м = 0,94 составляет 1. Определить различными способами секундную режущую длину размольной гарнитуры Р–630.007, используемой для оснащения мельницы марки МД-14.

2. Рассчитать количество мельниц марки МД-31, оснащенных размольной гарнитурой Р–1000.002, чтобы обеспечить производительность потока 250 т/сут при переработке сульфатной и сульфитной хвойной небеленой целлюлозы. Мельницы должны обеспечить степень помола волокнистых полуфабрикатов до 20ШР при условии максимального фибриллирования волокон.

3. Найти производительность дисковой мельницы марки МД-3Ш7, оснащенной размольной гарнитурой Р–1000.013, при размоле отходов сортирования древесной массы с высокой концентрацией от степени помола 15 до 30ШР.

4. Определить производительность дисковой мельницы марки МДС-24, оснащенной размольной гарнитурой Р–800.011, при домалывании с укорочением волокон сульфатной хвойной небеленой целлюлозы от степени помола 30 до 35ШР.

5. МАССОНАПУСКНЫЕ УСТРОЙСТВА

Для предотвращения образования сгустков (флокул) волокон и их оседания поток массы должен быть бурным, вихревым, или, точнее говоря, вектор скорости в разных точках потока должен быть неодинаковым как по величине, так и по направлению. Такой поток с нерегулярным изменением его гидродинамических характеристик называется турбулентным. Турбулентность потока волокнистой суспензии достигается за счет конструкции массонапускного устройства. Стремятся получить так называемую мелкомасштабную турбулентность, характеризуемую малым размером вихрей в потоке массы. Только в этом случае обеспечивается ликвидация сгустков волокон и достигается равномерный просвет бумаги.

5.1. Классификация массонапускных устройств Для тихоходных машин, имеющих скорость до 200 м/мин, применяются открытые массонапускные устройства. Важным элементом такого устройства является потокораспределитель, позволяющий равномерно распределить массу по ширине ящика.

Наибольшее распространение получили конические многотрубные потокораспределители. В них масса подается в широкую часть коллектора потокораспределителя и проходит в полость устройства (ящика) по множеству трубок или по отверстиям в перфорированной плите.

Перемещаясь по коллектору, часть массы по трубкам поступает в ящик, а оставшаяся уменьшающаяся по количеству часть массы следует дальше вдоль коллектора к более узкой его части.

Благодаря уменьшению сечений коллектора по ходу массы достигается постоянство скорости по длине коллектора, т. е. по ширине машины. Для предотвращения застойных явлений в узком конце коллектора предусмотрена циркуляция массы из узкого конца коллектора в широкий. Имеющийся на циркуляционном трубопроводе вентиль позволяет регулировать степень циркуляции, чем достигается изменение скорости массы в коллекторе и обеспечивается равномерность скорости и расхода ее в трубках, соединяющих коллектор и ящик. На этих трубках также устанавливаются вентили для регулирования расхода через каждую трубку. В массонапускных устройствах открытого типа на тракте движения массы предусматриваются поперечные перегородки, при огибании которых поток массы становится турбулентным.

Передняя стенка массонапускного устройства выполняется подвижной. Перемещая стенку, регулируют высоту выпускной щели, а также изменяют зону встречи струи массы и сетки. На передней стенке имеется верхняя губа, которая снабжена устройствами для местного регулирования высоты щели, предназначенными для поддержания одинакового значения 1 м2 бумаги по ширине напуска. Для равномерного распределения массы и устранения сгустков устанавливается вращающийся перфорированный валик.

Скорость истечения струи массы из устройства характеризуется высотой столба массы в нем, или уровнем. При увеличении скорости машин эта высота становится значительной, поэтому при скоростях больше 400 м/мин используют закрытые массонапускные устройства, в которых скорость выхода струи определяется суммой статического напора столба массы в самом устройстве и избыточного давления воздушной подушки над слоем массы. Понятно, что закрытые массонапускные устройства должны быть герметичными.

Закрытое массонапускное устройство включает корпус, коллекторную камеру с двухступенчатой коллекторной плитой, перфорированные валы. Передняя стенка устройства снабжена механизмом для изменения ее положения. Имеются механизмы для регулирования положения верхней губы. В устройствах закрытого типа предусматривается сложная траектория движения массы, поскольку повороты потока способствуют турбулизации и уменьшению флокуляции.

Этой же цели, а также обеспечению равномерной концентрации массы служат вращающиеся перфорированные валики. В некоторых конструкциях устанавливается 5–6 перфорированных валиков.

В связи с широким применением способа формирования полотна бумаги между двумя сетками начали использовать массонапускные устройства гидродинамического типа. В двухсеточных формующих устройствах формование происходит значительно быстрее, чем в односеточных, при этом если на одной осуществляется выравнивание концентрации и улучшение просвета, т. е. равномерности распределения волокон по площади, то при двухсеточном формовании необходимо, чтобы поступающая на сетку струя имела высокую равномерность распределения волокон, так как это распределение уже практически не меняется при двустороннем обезвоживании на двухсеточных формующих устройствах. Поэтому для двухсеточного формования пришлось разрабатывать более совершенные массонапускные устройства, обеспечивающие повышенную равномерность концентрации массы по объему потока, а также высокую степень мелкомасштабной турбулентности (с малыми размерами вихрей), препятствующей флокуляции.

Для массонапускных устройств турбулентного типа характерны относительно малые размеры поперечных сечений и, соответственно, Мелкомасштабная турбулентность обеспечивается прохождением массы через множество каналов, создаваемых перфорированными плитами с каналами круглого сечения, набором трубок или пакетов пластин, образующих узкие каналы. В плитах выполняются иногда отверстия со ступенчато изменяющимися диаметрами. Небольшие размеры каналов обусловливают малый диаметр образующихся вихрей, т. е. мелкомасштабную турбулентность, которая возникает за счет трения массы о стенки каналов.

Следует отметить, что, несмотря на значительный объем теоретических работ в области разработки массонапускных устройств, их проектирование ведется в значительной степени на основе исследований многих вариантов опытных образцов. При конструировании массонапускных устройств особое значение придают жесткости и виброустойчивости корпуса, в связи с чем применяются в основном коробчатые конструкции. Внутренние поверхности облицовываются нержавеющей полированной сталью для предотвращения зависания волокон на стенках. Размеры поперечных сечений устройств и каналов в них выполняются с точностью до 0,10–0,01 мм для обеспечения стабильности гидродинамических процессов.

5.2. Расчет параметров массонапускных устройств Расчет массонапускных устройств включает в себя определение расхода бумажной массы, поступающей в потокораспределитель, установление конструктивных размеров потокораспределителя, вычисление потерь напора бумажной массы в напорном ящике и ширины выпускной щели.

Количество массы, подаваемой в напорный ящик, находится по формуле где Qм – количество массы, подаваемой в напорный ящик, м3/с;

– процент рециркулирующей в потокораспределителе массы ( = 5– 20%), %; Q – производительность бумагоделательной машины, т/ч;

Тк – сухость бумажного полотна на накате, %; Тн – концентрация массы в напорном ящике, %; Тр – концентрация массы в регистровой воде, %.

Производительность бумагоделательной машины вычисляется как где B – ширина бумажного полотна на накате, м; V – скорость бумагоделательной машины, м/мин; q – масса 1 м2 вырабатываемой бумаги, г.

При расчете конструктивных размеров потокораспределителя скорость поступающей бумажной массы стремятся поддерживать в пределах 2–4 м/с. Коллекторы потокораспределителей выполняются трубчатыми и прямоугольного поперечного сечения.

Площадь входного сечения коллектора прямоугольной формы определяется по формуле где F0 – площадь входного сечения, м2; Vп – скорость массы, поступающей в потокораспределитель, м/с.

устанавливается на основании табл. 23.

Ширина сечения коллектора в зависимости от отношения Примечание. l – длина коллектора, м; B0 – ширина камеры потокораспределителя на входе, мм.

Определив отношение, по табл. 23 находят ширину коллектора в точке, соответствующей расстоянию 0,8 · l от входного сечения, а также ширину концевого сечения. При этом коллектор оказывается образованным двумя участками задней стенки коллектора, наклон которых к передней стенке не одинаков.

Потокораспределители могут выполняться с коллектором круглого сечения. В этом случае диаметр начального сечения коллектора определяется по формуле где D0 – диаметр начального сечения коллектора, м.

Круглый коллектор выполняется из трех конических участков, первый из которых проходит от начала коллектора до 0,6 его длины, второй – до 0,9 его длины, а третий – до конца коллектора. По величине начального диаметра определяется площадь начального сечения и затем рассчитывается отношение. Диаметр промежуточных сечений коллектора находится по табл. 24.

Диаметр сечения коллектора по длине в зависимости от отношения Значительные потери напора наблюдаются при движении массы через перфорированную плиту и перфорированный валик.

Основными характеристиками перфорированных валов являются диаметр отверстий и живое сечение (отношение площади отверстий к площади цилиндрической наружной поверхности вала). Живое сечение определяется по следующей формуле где f – живое сечение перфорированного вала, мм2; d – диаметр отверстий, мм; t1, t2 – шаг отверстий в окружном направлении и по длине вала соответственно, мм.

Потери напора при движении потока через перфорированный вал рассчитываются по формуле где P1 – потери напора при движении потока бумажной массы через перфорированный вал, Па; 1 – коэффициент сопротивления, зависящий от живого сечения вала (табл. 25); V1 – скорость бумажной массы в зоне расположения перфорированного вала, м/с.

в зависимости от живого сечения перфорированного вала Наибольшие потери напора возникают при движении волокнистой суспензии по отверстиям перфорированных плит, причем обычно учитываются только потери напора от местных сопротивлений при входе и выходе потока в отверстия плит, а также при движении потока по ступенчатым переходам трубок сопротивлений составляют где P2 – потери напора при движении потока бумажной массы через перфорированную плиту, Па; 2 – коэффициент местных сопротивлений; V2 – скорость бумажной массы в зоне входа в перфорированную плиту, м/с.

Коэффициент местных сопротивлений рассчитывается по следующей формуле где 0, 3 – площади поверхности входной и выходной сторон плиты соответственно, м2; 1, 2 – площадь сечений отверстий перфорированной плиты для I и II ступеней соответственно, т. е. при разных диаметрах отверстий в I и во II ступенях плиты, м2.

Коэффициент местного сопротивления составляет обычно 0,85–1,00.

Суммарный напор, обеспечивающий напор массонапускного устройства равен где H – суммарный напор массонапускного устройства, Па;

Pк – скоростной напор, Па; Pг – потеря напора в гидравлических сопротивлениях, Па.

При этом скоростной напор и потери напора в гидравлических сопротивлениях находятся по следующим формулам:

где V – скорость бумагоделательной машины, м/мин; k – коэффициент, учитывающий наличие гидравлических сопротивлений помимо перфорированной плиты и перфорированных валов (k = 1,1); P – сумма потерь напора на перфорированном валу и перфорированной плите, Па;

Ph –потеря напора на подъем бумажной массы из коллектора до напускной щели, Па.

Выпускная щель образована верхней и нижней губами напорного ящика. Верхняя губа снабжена механизмом для регулирования ее положения относительно нижней губы, благодаря чему изменяется величина открывания щели. Величина открывания щели определяется по формуле где – коэффициент сжатия струи (для щели с наклонной верхней стенкой = 0,9; для щели с вертикальной губой = 0,8).

5.3. Пример расчета основных параметров напорного ящика Задача. Рассчитать секундный расход бумажной массы, подаваемой в напорный ящик бумагоделательной машины при выработке газетной бумаги массой 51 г/м2. Определить конструктивные размеры потокораспределителя с прямоугольным сечением и величину открытия выпускной щели с наклонной верхней стенкой, если ширина бумажного полотна на накате составляет 6,2 м, скорость бумагоделательной машины равна 700 м/мин, сухость бумажного полотна на накате составляет 95%, концентрация массы, подаваемой в напорный ящик, равна 0,66%, концентрация регистровой воды составляет 0,01%, а процент рециркуляции массы в потокораспределителе – 15%.

Решение. Производительность бумагоделательной машины составит Следовательно, количество массы, подаваемой в напорный ящик, равно потокораспределитель примем 3 м/с. Тогда площадь входного сечения коллектора прямоугольной формы будет равна Постоянная по величине высота камеры потокораспределителя принята равной b0 = 300 мм. Следовательно, ширина камеры на входе равна При длине коллектора, равной 6,2 + 0,25 = 6,45 м, отношение величины ширины камеры: B1 = 0,37 · B0 = 0,37 · 690 = 255 мм и B2 = 0,18 · B0 = 0,18 · 690 = 124 мм.

Величина открытия выпускной щели равна Задачи для самостоятельного решения потокораспределитель, и конструктивные размеры потокораспределителя прямоугольного сечения, если его длина составляет 4,65 м, а высота равна 250 мм. При этом ширину на входе принять равной 1000 мм. Производительность бумагоделательной машины составляет 12 600 кг/ч, сухость бумаги на накате 95%.

Концентрация бумажной массы, поступающей в напорный ящик, и концентрация регистровой воды соответственно равны 0,8 и 0,05%.

Процент рециркулирующей массы принять равным 6%.

2. Определить суммарный напор, необходимый для работы массонапускного устройства, в конструкции которого предусмотрены перфорированный вал с живым сечением 42% и перфорированная плита шириной 6,5 м и высотой 600 мм. Общее количество отверстий в плите равно 1080 штук. Диаметр их на первой и второй ступенях составляет соответственно 12 и 18 мм. Скорость бумагоделательной машины принять равной 880 м/мин. Секундный расход массы равен 0,74 м3/с. Скорость массы в зоне перфорированного вала принять равной 4 м/с. Потерей напора на подъем бумажной массы пренебречь.

ЛИТЕРАТУРА

2. Черная, Н. В. Проклейка бумаги и картона в кислой и нейтральной средах / Н. В. Черная, А. И. Ламоткин. – Минск: БГТУ, 2003. – 345 с.

3. Колесников, В. Л. Математические основы компьютерного моделирования химико-технологических систем / В. Л. Колесников. – Минск: БГТУ, 2003. – 312 с.

4. Курсовое и дипломное проектирование оборудования предприятий целлюлозно-бумажной промышленности: учеб. пособие / под ред. А. Д. Зубец [и др.]. – М.: Лесная промышленность, 1989. – 175 с.

5. Оборудование целлюлозно-бумажного производства: в 2 т. / под ред. В. А. Чичаева [и др.]. – М.: Лесная промышленность, 1981–1982. – Т. 1: Оборудование для производства волокнистых полуфабрикатов. – 1981. – 368 с.

6. Гаузе, А. А. Оборудование для подготовки бумажной массы:

учеб. для вузов / А. А. Гаузе, В. Н. Гончаров, И. Д. Кугушев. – М.:

Экология, 1992. – 352 с.

7. Ласкеев, П. Х. Производство древесной массы / П. Х. Ласкеев. – М.: Лесная промышленность, 1967. – 560 с.

8. Горскі, Г. М. Тэхналогія паперы і кардону / Г. М. Горскі. – Мінск: БДТУ, 2003. – 244 с.

9. Лаптев, В. Н. Практикум по технологии и оборудованию целлюлозно-бумажного производства: учеб. пособие / В. Н. Лаптев, М. В. Ванчаков. – М.: Экология, 1991. – 208 с.

10. Кугушев, И. Д. Сортирование бумажной массы / И. Д. Кугушев, К. А. Смирнов. – М.: Лесная промышленность, 1971. – 200 с.

11.Технология целлюлозно-бумажного производства: в 3 т. / под ред. П. С. Осипова. – Т. 1: Сырье и производство полуфабрикатов. – Ч. 1: Производство полуфабрикатов. – СПб.: Политехника, 2003. – 633 с.

СОДЕРЖАНИЕ

6. РАСЧЕТ ОБОРУДОВАНИЯ

ДЛЯ СОРТИРОВАНИЯ БУМАЖНОЙ МАССЫ

Для тонкого сортирования волокнистой массы выпускаются центробежные, напорные и вибрационные цилиндрические сортировки.

Центробежные сортировки типа СЦ обеспечивают высокую эффективность сортирования и применяются для тонкого сортирования практически всех видов волокнистой массы. Сортировки этого типа работают при относительно низком давлении на входе массы (0,015–0,030 МПа) и со свободным (без подпора) выходом сортированной массы и отходов. Поэтому регулирование работы центробежных сортировок может осуществляться только по потоку поступающей массы. Теническая характеристика центробежных сортировок представлена в табл. Технические характеристики центробежных сортировок Наименование параметра СЦ-0,4-01 СЦ-1,0-01 СЦ-1,6-01 СЦ-2,6- Производительность по воздушно-сухому волокну, т/сут:

сульфитная целлюлоза при диаметре отверстий сита 2,2 мм (концентрация 1,2– 1,4%) древесная масса при диаметре отверстий сита 1,8 мм (концентрация 1,2– 1,4%) Максимальная массы, % Давление разбавительной 0,035– 0,035– 0,035– 0,035– Количество разбавительной воды, % от количества сортированной массы Частота вращения ротора, мин– Мощность электродвигателя, кВт Габаритные размеры, м Масса с электродвигателем, т В напорных сортировках истечение суспензии через сито происходит под действием перепада давления на нем. Отходы и сортированная масса из напорных сортировок выходят под давлением. Отечественное машиностроение выпускает следующие конструкции напорных сортировок:

односитовые типа УЗ-01 с гидродинамическими лопастями на роторе, расположенными в зоне сортируемой массы, эти сортировки используются в основном перед бумаго- и картоноделательными машинами и именуются узлоловителями; двухситовые типа УЗ-12 и СЗ-12 с гидродинамическими лопастями, расположенными в зоне сортируемой массы; односитовые типа УЗШ с гидродинамическими лопастями на роторе, расположенными в зоне сортированной массы, эти сортировки предназначены для сортирования загрязненной массы перед картоноделательной машиной и имеют ограниченное применение; односитовые типа-СЦН с цилиндрическим ротором, предназначенные для сортирования различных видов массы при концентрации до 3%. Техническая характеристика сортировок представлена в табл. 27–30.

Технические характеристики односитовых напорных сортировок Производительность по воздушносухому волокну, т/сут:

Максимальная концентрация сортируемой массы, % Габаритные размеры, м Технические характеристики двухситовых напорных сортировок Производительность по воздушносухому волокну, т/сут:

Перепад давления, МПа Максимальное давление поступающей массы, МПа Габаритные размеры, м Технические характеристики двухситовых напорных сортировок Производительность по воздушносухому волокну, т/сут:

Максимальное давление поступающей массы, МПа Габаритные размеры, м Технические характеристики напорных сортировок с цилиндрическим ротором Производительность по воздушносухому волокну, т/сут:

Максимальная концентрация сортируемой массы, % Давление поступающей массы, МПа 0,07–0,40 0,07–0,60 0,07–0, Размер отверстий сит, мм Габаритные размеры, м Вибрационные цилиндрические сортировки типа СВЦ применяются, главным образом, для сортирования высококачественных видов целлюлозы (табл. 31).

Технические характеристики вибрационных цилиндрических сортировок Производительность по воздушносухому волокну, т/сут:

Максимальная концентрация сортируемой массы, % Мощность электродвигателя привода цилиндра, кВт Мощность электродвигателя привода вибрационного механизма, кВт Габаритные размеры, м Одним из наиболее перспективных и широко распространенных видов сортирующего оборудования являются напорные сортировки с цилиндрическим ситом. Такие установки могут использоваться как для грубого, так и для тонкого сортирования массы. В напорных сортировках прохождение волокнистой суспензии через сито происходит под действием перепада давления по обеим его сторонам. Эти установки бывают с одним и двумя ситовыми барабанами, горизонтальные и вертикальные (по расположению барабана), с различными формами ротора и лопастей. Наиболее высокой производительностью характеризуются односитовые сортировки с цилиндрическим ротором, снабженным гидродинамическими лопастями. Особая форма лопастей обеспечивает пульсацию давления в волокнистой суспензии, под действием которой происходит прохождение массы сквозь сито, а также осуществляется эффективная очистка его поверхности. Рассматриваемые сортировочные установки могут с успехом использоваться для сортирования целлюлозы, древесной и макулатурной массы. Наибольшая эффективность работы установок достигается при концентрации массы 1,5–3,0%.

6.2. Определение производительности сортировочных машин Производительность установки для сортирования бумажной массы определяется по формуле где Q – производительность сортировки, т/сут; C0 – концентрация исходной волокнистой массы, г/дм3; – коэффициент пропорциональности; а – коэффициент, связывающий удельную производительность с частотой пульсаций, зависящий от концентрации и вида массы, с; k – коэффициент перфорации; F – площадь сита сортировки, м2; n – частота пульсаций массы создаваемая лопастными механизмами, с–1; µ – коэффициент расхода; P – перепад давления на сите сортировки, Па; – плотность сортируемой бумажной массы (для волокнистой суспензии концентрацией 0,3–2,0% плотность составляет 1000 кг/м3), кг/м3.

Значения коэффициентов а и определяются с помощью табл. 32–33.

Вид волокнистого полуфабриката Значение коэффициента Товарная сульфатная беленая целлюлоза марки Б- древесная сульфатная древесная сульфатная Частота пульсаций создаваемых ротором определяется как где n0 – частота вращения ротора сортировки, мин–1; f – количество лопастей у ротора Коэффициент перфорации рассчитывается по формуле где d – диаметр отверстий сита сортировки, мм; t1 – шаг отверстий по горизонтали, мм; ; t2 – шаг отверстий по вертикали, мм.

Коэффициент расхода определяется из выражения При выборе параметров сита сначала задаются диаметром отверстий, обеспечивающим необходимое качество сортирования. После этого определяется коэффициент перфорации, обеспечивающий максимальную производительность сортировки.

Экспериментально установлено, что сто связь между оптимальной величиной коэффициента перфорации и диаметром отверстий определяется линейной зависимостью где и – опытные коэффициенты, зависящие от вида массы и определяемые по табл. целлюлоза целлюлоза 6.3. Расчет мощности привода сортировочных машин Расчет мощности привода сортировок производится с использованием теории подобия, при этом рассчитываемая сортировка сравнивается с известной, все параметры работы которой могут быть определены где N2 – мощность двигателя проектируемой установки, кВт; N1 – мощность двигателя известной сортировки, кВт; l2 и l1 – длина перфорированной зоны ситового барабана у рассчитываемой и известной сортировки, м; n1 – частота вращения ротора известной сортировки, с–1; n2 – частота вращения ротора проектируемой сортировки, с–1; D1 – внутренний диаметр ситового барабана существующей сортировки, с–1; D2 – внутренний диаметр ситового барабана проектируемой сортировки, с–1.

Задача. На центробежной сортировке марки СЦ-1,0-0,1 сортируется древесная массы с концентрацией 1,5%. Перепад давления на сите сортировки составляет 22 кПа. В комплекте сортировки имеются сита с диаметром отверстий 1,4 мм и шагом отверстий (равным по горизонтали и вертикали) 2,0 мм; 2,5 мм и 3,5 мм. Определить оптимальный коэффициент перфорации и оптимальную производительность сортировки.

Решение. Оптимальная производительность сортировки для заданных условий достигается при установке сита с оптимальным коэффициентом перфорации. Следовательно, Отсюда коэффициент расхода равен В соответствии с табл. коэффициенты а и составляют 1,27 и 5, соответственно. Для данной марки оборудования частота вращения ротора сортировки равна 600 мин–1, количество лопастей у ротора составляет 8 штук, площадь сита сортировки равна 1,0 м2.

Частота пульсаций массы, создаваемая лопастными механизмами Отсюда производительность в зависимости от коэффициента перфорации равна Анализ полученных данных свидетельствует о том, что оптимальный коэффициент перфорации равен 0,4924 при шаге отверстий по вертикали и горизонтали 2,5 мм. Оптимальная производительность при этом составляет 130,3 т/сут.

1. На центробежной сортировке марки СЦ-1,6-0,1 сортируется бумажная масса из сульфатной целлюлозы с концентрацией 1,2%. Перепад давления на сите сортировки составляет 20 кПа. В комплекте сортировки имеются сита с диаметром отверстий 1,6 мм и шагом отверстий (равным по горизонтали и вертикали) 2,5 мм; 3,0 мм и 4,0 мм. Определить оптимальный коэффициент перфорации и производительность сортировки при установке каждого из этих сит.

2. Определить оптимальное значение коэффициента перфорации сита сортировки закрытого типа УЗ-02, которая сортирует сульфитную целлюлозу с концентрацией 0,9%.

Перепад давления на сите сортировки равен 15 кПа. Определить производительность сортировки, если диаметр отверстий сита равен 2,4 мм.

3. Рассчитать мощность двигателя проектируемой сортировки со следующими техническими характеристиками: частота вращения ротора проектируемой установки равна 1480 мин–1; внутренний диаметр ситового барабана составляет 315 мм; длина перфорированной части ситового барабана равна 500 мм. При расчете ориентировать на существующую сортировку со следующими параметрами: мощность ротора сортировки равна 30 кВт; частота вращения ротора сортировки равна 1522 мин–1; внутренний диаметр ситового барабана составляет 305 мм; длина перфорированной части ситового барабана равна 300 мм.

4. Рассчитать мощность двигателя проектируемой напорной сортировки с цилиндрическим ротором серии СЦН, если у нее планируются следующие параметры: частота вращения ротора проектируемой установки равна 985 мин–1; внутренний диаметр ситового барабана составляет 850 мм; длина перфорированной части ситового барабана равна 1200 мм.

Расчет вести относительно сортировки СЦН-2,0.