Теоретические и экспериментальные исследования закономерностей измельчения топлива, страница 7

Результаты авторской обработки опытных данных из [121] приведены в таблице А1 и отражены на рисунке 2.4. Кратность измельчения угля изменялась в широком диапазоне i_s = 18…250, что перекрывает пределы измельчения в промышленных установках (см. таблицу 2.2). В виду отсутствия данных о затратах энергии на размол, подсчет энергозатрат по отдельным опытам проведен в относительных величинах е, приведенных к условной мощности, принятой за 1 при частоте вращения ротора n_р = 53 с^–1 (u_р = 50 м/с). Общий индекс изменения удельных затрат энергии (отношение максимального значения к минимальному) в опытах составил 5,4.

Анализ зависимостей (см. рисунок 2.4 и данные таблицы А1) показал, что наилучшие результаты – наименьший разброс точек от определяющей коэффициент пропорциональности прямой (с коэффициентом корреляции R² = 0,957) – соответствуют закону Риттингера.

Аналогичный результат был получен во ВНИИстройдормаш [129] по итогам обширных исследований процесса измельчения в роторных дробилках различной конструкции. В опытах размалывался известняк крупностью от 15 до 600 мм при окружных скоростях ротора от 12 до 50 м/с. В результате обработок экспериментального материала (см. рисунок 2.5) было также установлено преимущество закона Риттингера в описании взаимосвязи удельных затрат энергии от показателя измельчения, принятого по различным гипотезам.

Таким образом, полученный в данном разделе результат, по сути, является экспериментальным доказательством физического закона измельчения Риттингера и обоснованием его применения в исследованиях размола органического топлива. Поэтому в дальнейших исследованиях измельчения топлива в мельницах в качестве основы будем опираться на закон Риттингера.

а)

б)

в)

Рисунок 2.4 – Зависимость относительного удельного расхода энергии е

(приведенного к условной мощности при u_р = 50 м/с) при измельчении

воздушно-сухого экибастузского угля в молотковой мельнице

с инерционным сепаратором на стенде от показателя разрушения материала,

принятого по различным гипотезам (авторская обработка данных из [121):

а) – Риттингера; б) – Бонда; в) – Кика – Кирпичева

а)

б)

в)

Рисунок 2.5 – Зависимость удельного расхода энергии при измельчении

в роторных дробилках от показателя разрушения материала, принятого

по различным гипотезам [129]: а) – Риттингера; б) – Бонда; в) – Кика – Кирпичева

2.4 Теоретические основы измельчения топлива в мельницах (в развитие гипотезы Риттингера)

Здесь уместно сделать важное замечание. Дело в том, что подавляющая часть исследований, посвященных теории измельчения органического топлива в мельницах, включая фундаментальные работы В.П. Ромадина [94, 95], в которых дано теоретическое обоснование нормативной методике расчета ППС, в своей основе базируется на использовании закона Риттингера, записанного в виде (2.8). Напомним, что зависимость (2.8) строго соответствует гипотезе о том, что энергия разрушения E пропорциональна вновь образованной поверхности DS. Однако экспериментальное доказательство закона Риттингера в виде (2.8) при размоле топлива, относящегося к капиллярнопористым коллоидным телам, осложнено трудностью достоверного определения действительных поверхностей материала до S_D и после S_d измельчения. Поэтому экспериментальная проверка (2.8) проводилась, как правило, на однородных материалах, например, кварц, стекло и т. п. [95, 130].

Для использования формулы (2.8) на практике удельные поверхности дробленки и пыли обычно заменяют с помощью приближенных зависимостей типа (2.4) соответственно на величины R_5. и R₉₀, характеризующие гранулометрический состав материала, [95, 131]. Однако ранее было показано, что характеристика топлива только по величинам R_5. и R₉₀ является не достаточно объективной. Кроме того, часто удельный расход энергии на измельчение Э связывают только с тониной помола пыли R₉₀, обосновывая это тем, что удельная поверхность дробленки пренебрежимо мала по сравнению с удельной поверхностью пыли [95, 120]. Исключение из рассмотрения характеристики исходного топлива, по мнению автора, является прямым отказом от первоначально принятой гипотезы Риттингера.