На рис. 19 мы видим классификацию механизмов измельчения, реализуемых в различных мельницах.
Рисунок 19. а )сжатие (раздавливание), б) сдвиг (истирание), в) удар стесненный, г) удар свободный.
Жаль, что нет мельниц, в которых бы вещество растягивалось, ведь прочность на растяжение гораздо меньше, чем прочность на сжатие. В какой-то мере растяжение используется при свободном ударе, когда после удара в частице идет волна разгрузки.
Эмпирические законы измельчения дают связь затраченной работы А с размером измельчаемой (измельченной) частицы d.
1) Закон Кика, А~d3 – дробление; хрупкий материал, зародышевая трещина
2) Закон Риттингера A~d2 – тонкий помол, нет зародышевой трещины
3) Закон Бонда А~d2,5 – тонкий и средний помол, смешанный механизм
Закон Кика справедлив при дроблении хрупких материалов. При нагружении сначала происходит упругая деформация, а при достижении неустойчивости зародышевой трещины, она развивается за счет запасенной энергии, без подвода новой энергии, при этом энергия, запасенная в упругой деформации пропорциональна объему частицы.
Во втором случае критической трещины нет, и преобладают пластические деформации. После предела упругости, который быстро достигается, энергия тратится на пластическую деформацию вблизи устья и берегов трещин, накапливается поверхностная энергия (активация).
Что касается третьего закона, который проявился в ряде процессов, то он-то и вызвал бурное обсуждение специалистов, многие из которых утверждали, что дробной степени размера просто не может быть. Заметим однако, что если не все трещины, которые образовались в результате подвода энергии к частице вышли на поверхность, то LnА>2 (новая поверхность запасена в объеме)
В 70-е годы, когда химики в связи с приложениями (механохимия) вновь заинтересовались измельчением, появились новые подходы и к законам измельчения. Ребиндер ищет связь между затраченной работой и новой поверхностью DS. Закон измельчения он формулирует в следующей форме.
А=Ау+Апов=Ау+КрDS
Ау—это упругая энергия, которая запасается в объеме, а после разрушения частицы релаксирует в тепло. Апов -- это собственно энергия новой поверхности, которая считается пропорциональной величине поверхности. Очевидно, что Кр – не константа, но для начала принято именно так Кр=const. Вообще-то, это не свойство вещества, а свойство процесса. Можно, не меняя поверхности, вкачать больше или меньше энергии (активация).
Если вся энергия, вложенная в поверхность – полезна, то естественно определить к.п.д. следующим образом:
Отсюда видно, что в целях увеличения к.п.д., следует интенсифицировать процесс, увеличивать Апов. Если делать это при каждом воздействии на частицу, то надо сильнее давить в экструдере, сильнее разгонять в ударных (бильных) мельницах. Если предел механических мельниц исчерпан, то надо разгонять другим способом. (воздухом?) и ударять о преграду, или лучше друг в друга (струйная мельница). Лучше всего стрелять из ружья в твердую мишень. Действительно, поставлены такие опыты. Они показали рост кпд с ростом скорости удара, если скорости достаточно большие. При малых скоростях соударений дело обстоит иначе. Об этом позже. А пока о струйных мельницах. В струйной мельнице реализован разгон частиц до невиданных в механических устройствах скоростей. При ударе во встречных струях скорость соударения достигает 400 м/с.
 |
Рисунок 20. Струйные мельницы. Пневмо-мельница Шваба, мельница с плоской камерой, Трубчатая камера.
Разгонные трубки.
Сила, разгоняюшая частицу:
F=crS(V-W)2/2
Скорость потока:
Мельница вихревая. Аппарат и история.
4. Вихревая мельница, как пример использования «первого» устойчивого состояния разреженного дисперсного слоя, описана в препринте [М.А. Гольдштик Вихревые процессы и явления. Препринт 21089, Новосибирск.-1989 г.-69 с.]
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.