Лопастной смеситель горизонтальный. Расчет элементов лопастного смесителя горизонтального. Число рабочих лопастей, находящихся в материале

3.1. Лопастные смесители

Лопастной смеситель горизонтальный - мешалка (например, массный барабан, используемый при производстве субстратных блоков) представляет собой резервуар в нижней части цилиндрической формы, в котором на горизонтальном валу в четырех местах по его длине закреплены лопасти — по четыре в каждом узле. Барабан работает периодически. После заполнения торфом и добавления необходимого количества воды начинается перемешивание (средняя продолжительность подготовки массы 30 мин) . В процессе затворения (перемешивания) проводится тепловая обработка массы, в результате чего происходит частичный водный гидролиз углеводов с растворением последних в воде, волокнам растений торфообразователей придается пластичность. Образующиеся продукты гидролиза углеводов повышают связность торфяных волокон, что способствует увеличению механической прочности плит.

Одновальный лопастной смеситель, аналогичный описанной мешалке (длина 5 м; диаметр по концам лопастей 0,48 м) был испытан для смешивания хлористого калия с сапропелем и торфом при производстве гранулированных удобрений. Удельный расход энергии не превышал соответственно 16,2-18 МДж/т и 13—14,4 МДж/т.

Расчет элементов лопастного смесителя горизонтального. Силы р_п (Н) , действующие на лопасти мешалок с некоторым приближением можно определить по формуле Ньютона с учетом коэффициента Кармана с

£1 - площадь пластинки лопасти, перпендикулярна направлению ²

где движения, м

vокружная скорость движения лопасти, м/с; ' _{аб л}

число рабочих лопастей, находящихся в материале  (/ _{аб л} = 3/4i ^г_л, где /   — общее число лопастей^   Коэффициент сопротивления с зависит от большого числа факторов, для предварительных расчетов с = 2. После подстановки получаем

К

(68)

Крутящий момент (Н • м) на валу мешалки Т = Р_лг_л, где г_л — расстояние от центра лопасти до оси вала, м.

Мощность (кВт) мешалки, затрачиваемая на перемешивание,

Р         = 1,3 • 10~³Гсо, где 1,3 - коэффициент, учитывающий 30 % перегрузку в момент пуска заполненного барабана; со — угловая скорость, с" *.

Максимальный изгибающий момент в опасном сечении посредине вала

60

где / - расстояние между опорами вала, м; q_p = FJI— распределенная нагрузка от сил ная нагрузка от веса вала

, действующих на лопасти;  q   = Gjl - распределенПриведенное напряжение в опасном сечении вала а_п  =>/о²      + 4т² определяется по вычисленным напряжениям от изгиба °_ИЗГ⁼Щ™ (W-момент сопротивления сечения вала) и кручения т с учетом того, что обычно вал мешалки выполняется полым из трубы.

Лопастные смесители с вертикальным валом используют для предотвращения расслоения ранее подготовленной смеси. Такие смесители устанавливаются во всех технологических бункерах при производстве грунта типа "Фиалка". На вертикальном валу в нескольких сечениях по высоте закреплены кронштейны с лопастями, с помощью которых материал постоянно перемешивается.

Расчет смесителей с вертикальным валом. Мощность на вращение лопастей в материале определим из следующих соображений.

Бесконечно малая площадка сШ лопасти при ее вращении перемещает в единицу времени элементарную массу (кг/с)

dm= с_гидр(<Ш)г;_о,                                                                     (69)

где c_t— 1,25 -г 1,3 — коэффициент   гидравлического сопротивления; v_q= cor - окружная скорость выделенной площадки, расположенной на расстоянии г от оси вращения (рис. 37).

Энергия, передаваемая элементарной массе при ее перемещении в единицу времени, т.е. мощность (Вт)

dP = dmvo/2.

Рис. 37. Схемы к расчету смесителей с вертикальным валом

61

Мощность (кВт) на вращение одной лопасти гг

Р   = 1(Г³ J² dP= 0,5 -10"³срАсо³   S*

где h- высота лопасти, м; г  кг  — радиусы соответственно внутренней и наружной кромок лопасти. Отсюда

Р₁ = 1,25 • 10-²с_гидрАы³(И - г «).                                      (70)

Если в смесителе установлено несколько лопастей с разными размерами, то необходимо определить мощность на перемешивание материала каждой лопастью.

Мощность электродвигателя смесителя (мощностью на преодоление сопротивлений в опорах вала пренебрегаем)

Р      = k 2Р/п    , дв        з       '   'пр'

k= 1,3 — коэффициент, учитывающий площадь кронштейнов, крепящих лопасть.

Рис. 54. Схема к определению давления на стенки бункера

форму. При глубине h> Л плохо сыпучий материал не может сохранять свою форму и будет передавать давление на вертикальные стенки. Высота hназывается предельной высотой свободно стоящей стенки (рис. 54).

6.3. Давление на стенки бункеров

Кроме рассмотренных в предыдущем параграфе факторов, влияющих на давление, передаваемое на стенки бункера, оно зависит также от коэффициента трения материала о стенки, способа формирования материала в бункере и способа его разгрузки через выпускное отверстие, формы бункера и др.

Давление на стенки бункеров хорошо сыпучего материала. Дно бункера. Если материал по своим физико-механическим свойствам близок к жидкости, то вертикальное давление р_ве         (Па), действующее на дно бункера, близко к гидравлическому:

где h — глубина расположения рассматриваемой точки под уровнем материала, м.

В результате действия сил внутреннего трения давление на вертикальные стенки уменьшится по сравнению с действующим на дно. Силы внутреннего трения характеризуются коэффициентом бокового