ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 27.03.2024
Просмотров: 60
Скачиваний: 0
Перекладена версія Лекція 20. Ізмельченіе.Doc лекція 20 подрібнювання твердих матері а лов
20. 1 Загальні відомості
Подрібнення, класифікація і пресування матеріалів відно сятся до механічних процесів, в результаті яких змінює ся тільки форма матеріалу, а не його фізико-хімічні характе ристики.
Подрібнення - процес розподілу матеріалів на частини шляхом їх роздавлювання, ра з каливанія, стирання, удару, різання і распи ливания. При цьому долаються сили мовляв е кулярного Притому вання в подрібнюються матеріалі і утворюються нові поверхнос ти. Схеми способів подрібнення наведено на рис. 20 .1.
Рис. 20.1. Способи подрібнення:
а - розчавлювання; б - розколювання; в - розламування; г - Різання; д - роз і ливание; е - стирання; е - подрібнення ударом; 1 - Опорна плита; 2 - Матеріал; 3 - Нажимная плита; 4 - Клиноподібний робочий орган; 5 - Опори; 6- Ніж; 7 - Пила; 8 - Ударний інструмент
Процеси подрібнення поділяються на дроблення (велике, середнє і дрібне), рез а ня, розпилювання і т. д.
При роздавлюванні матеріал поміщають між натиск ної і опорною плитами. На натискну плиту діє сила F, під дією якої внутрішнє напруження в мат е ріалі по статечно зростає. Коли внутрішнє напруження перевищить пре справ міцності стиснення м а териала, він руйнується. При разруше нии утворюються шматки різних розміру і форми. Цей процес відбувається в валкових дробарках, бегунах (див. рис. 2 0 .1, а).
Розколювання виникає в результаті контакту матеріалу з клиноподібним робочим орг а ном, коли на матеріал впливів ет концентрована сила F (Див. рис. 2 0 .1, б).
Розламування здійснюється шляхом впливу на мате ріал, що знаходиться між двома опорами, ізгібочних сил F F (Див. рис. 2 0 .1, в).
Для різання F (Див. рис. 2 0 .1, г) застосовують ножі різної конструкції.
Для розпилювання туш використовують пилки і фрези. Распи ливание здійснюється вследс т віє натиску пили в площині з мельченной F (Див. рис. 2 0 .1, д).
Стирання призначено для тонкого помелу матеріалу. При переміщенні опорної і натискної плит в протилежних напрямках виникає сила F, що впливає на і з дрібніє мий матеріал (див. рис. 2 0 .1, е).
Подрібнення матеріалу ударом здійснюють у дробарках або ударним інстр у ментом, наприклад сокирою (див. рис. 2 0 .1, ж). Розрізняють вільний удар твердим ударним інструментом і стиснутий удар - при взаємодії измельчающего материа ла з п про верхностью опорної плити, як це відбувається в молотков вих дробарках, дезінтеграторах.
Для подрібнення сировини, напівфабрикатів і готової продукції використовую т дробарки, м'ясорубки, терки, ножі, фрези, пили та протиральні машини.
20.2. Подрібнювання
Подрібнення матеріалів здійснюється стиснутим і сво Бодня ударом, удар ю щим інструментом або повер х ністю опорної плити.
У харчовій промисловості подрібнення застосовують для збільшення поверхні твердих матеріалів з метою підвищення швидкості біохімічних і дифузійних проце з сов при переробці фруктів, овочів і т.д., а також у процесах переробки харчових о т ходів. Подрібнення широко використовують в мукомольном, м'ясному, цукробуряковому, спирт про вом, брова а Ренном, консервному та інших виробництвах.
Метод подрібнення вибирають залежно від крупності і фізико-механічних властивостей подрібнюють матеріалів. На практиці часто застосовують комбіновані методи подріб ь чення.
Процеси подрібнення поділяються на дроблення (велике, середнє і дрібне), і з мельченной (тонке і дуже тонке) і різання. Різання застосовують, коли потрібно не тільки розумний ь шити розмір шматків, але й надати їм певну форму.
Изрезанность піддаються овочі та фрукти, цукеркова і тестова маса, м'ясо та інші продукти.
На подрібнюючих машинах можна проводити різні процеси подрібнення, н а чиная від подрібнення брил і кінчаючи колоїдним подрібненням, що дозволяє стать у чать продукт з частинками розміром до 0,1 мкм.
Процес подрібнення характеризується ступенем подрібнення, тобто відношенням сре д нього розміру шматка матеріалу до подрібнення d H до середнього розміру шматка після подрібн е ня d K:
20.
1
Зазвичай шматки подрібнюємо матеріалу і шматки або частинки, одержувані в резул ь таті подрібнення, не мають правильної форми. На практиці розміри шматків (d H і d K) хара до теризует розміром отворів сит, через які просівають сипучий матеріал до і п про сле и з мельченной.
З метою отримання високих ступенів подрібнення процес подрібнення проводять у кілька стадій на послідовно встановлених машинах.
Залежно від початкових і кінцевих розмірів найбільших шматків і частинок мат е ри а ла подрібнення підрозділяється на наступні види:
Вид подрібнення d H, мм d K, мм
Велике 1500 ... 2000 250 ... 25
Середнє 200 ... 25 20 лютого ... 5
Дрібне 5 лютого ... 5 5 ... 1
Тонке 5 ... 1 1 ... 0,075
Колоїдне 0,2 ... 0,1 д про 1 · 10 - 4
Велике й середнє подрібнення проводять сухим способом, а дрібне і тонке - мо до рим способом зазвичай у воді. При мокрому подрібненні частинки продукту мають більш ра в номерну величину. При цьому різко знижується утворення пилу і спрощується вивантаження г о тового продукту.
20. 3. Фізичні основи подрібнення
Вибір методу подрібненні залежить від крупності і міцності шматків подрібнюють матеріалів.
Міцні та крихкі матеріали подрібнюються роздавлюванням і ударом, міцні і в'язкі - роздавлюванням, в'язкі матеріали середньої міцності - стиранням, ударом і Раскал и ванием.
Подрібнення може проводитися в один або кілька при емов, у відкритих або замкну у тих циклах.
При подрібненні у відкритому циклі шматки матеріалу проходять через измельчающую м а шину один раз. Якщо у вихідному матеріалі є домішка дрібниці, то її попередньо відсіюють. У откри тому циклі, як правило, проводять велике й середнє дроблення.
При подрібненні в замкнутому циклі після подрібнювальної ма шини встановлюють кла з сіфіцірующее пристрій, за допомогою якого шматки, що перевищують встановлений кінцевий розмір, знову транспортуються в измельчающую машину на повторне дробл е ня.
Процеси подрібнення пов'язані з витратою великої кількості енергії. Витрата енергії на подрібнення може бути визначений на підставі існуючих теорій подріб ь чення.
Поверхнева теорія виходить з того, що при подрібненні робота витрачається на подолання сил молекулярного тяжіння по поверхнях руйнування матеріалу. Із цієї теорії випливає, що робота, необхідна для подрібнення, пропорційна знову про б разующейся поверхні подрібнюємо матеріалу.
Об'ємна теорія виходить з того, що при подрібненні робота витрачається на д е формації матеріалу до досягнення граничної руйнує деформації. Звідси слід у ет, що робота, необхідна для подрібнення, пропорційна зменшенню обсягу шматків м а териала перед їх руйнуванням.
Повна робота зовнішніх сил виражається рівнянням Ребиндера
20.
2
де: А Д -
робота, витрачається на деформацію
обсягу руйнованого шматка, Дж; А П -
робота, витрачається на утворення нової
поверхні, Дж; До 1 -
коефіцієнт пропо р циональности, рівний
роботі деформування одиниці об'єму
тіла; 
На підставі закону Гука роботу деформації (в Нм) матеріалу при стисненні можна опр е ділити по співвідношенню
На підставі закону Гука роботу деформації (в Н м) матеріалу при стисненні можна визначити за співвідношенням
, 20.
3
де:
З урахуванням 20. 3 отримаємо
У разі великого дроблення з малим ступенем подрібнення можна знехтувати раб про ту, що витрачається на утворення нової поверхні, і, враховуючи, що Δ V ~ D 3, отримаємо
де D 3 - характерний розмір куска.
Рівняння 20. 5 висловлює гіпотезу Кіка-Кирпичева: робота дроблення пропорціях про нальна обсягом роздрібнюванню шматка.
Для дроблення з великим ступенем подрібнення можна знехтувати роботою, затр а Чіва на деформування обсягу шматка. Тоді, враховуючи, що Δ F ~ D 2,
20.
6
Це рівняння є вираженням гіпотези Ріттін гер а, згідно з якою робота дроблення пропорційна величині новоствореної при дробленні п про верхности.
У разі, коли не можна знехтувати доданками в рівнянні 20. 2, отримують зрівняні е ня:
яке носить назву рівняння Бонда: робота дроблення пропорційна сер е ге о метрическому з його об'єму і поверхні.