Влияние величины переднего угла рифлей на процесс измельчения

30.10.2014

Теоретические предпосылки

Ранее было рассмотрено влияние угла заострения рифлей на процесс, измельчения различных продуктов. Однако показатели процесса измельчения зависят не только от общего угла заострения Θ, но главным образом от переднего угла рифлей. При одинаковых углах Θ и несимметричности формы рифлей величина переднего угла может быть различной. При профиле, применяемом в России, угол острия β=20°и угол спинки γ=70°. Естественно, что при различных величинах переднего угла показатели процесса измельчения будут неодинаковы.
В литературе отсутствуют данные о влиянии переднего угла рифлей быстровращающегося валка на процесс измельчения. Для установления влияния этого параметра рассмотрим действие сил со стороны быстровращающегося валка. Остальные силы, действующие в зоне измельчения (осевые усилия, возникающие в связи с наклоном рифлей к образующей, силы трения, центробежные силы и т. .п.), мы не принимаем в расчет, так как они мало влияют на эффект измельчения.
Киносъемки процесса измельчения показали, что при принятых геометрических и кинематических параметрах валков и оптимальной влажности зерна разрушение его происходит в основном в результате скалывания. Что степень измельчения i на первых драных системах зависит от сдвигающей силы, видно из того, что при К=1 i≈0.
Влияние величины переднего угла рифлей на процесс измельчения

На рис. 39 показана предложенная нами схема действия сил со стороны рифлей быстровращающегося валка. Как показало изучение отдельных кадров скоростной киносъемки, зерно разрушается передней гранью рифли и сила, разрушающая зерно, перпендикулярна к плоскости этой грани.
Составляющие силы P — рсдв и рж направлены параллельно Vбу и Vбх.
Пользуясь схемой, можно определить величину составляющих силы Р:
Влияние величины переднего угла рифлей на процесс измельчения

где β — передний угол рифлей;
α0 — угол захвата частиц валками.
Уравнения (3-10), (3-11) показывают, что при постоянном угле захвата α0 с увеличением значения переднего угла β сдвигающая сила Рсдв уменьшается, а сила сжатия рсж увеличивается.
Следовательно, можно ожидать, что при большем β степень измельчения i снизится, а расход энергии возрастет. Влияние угла β на выход и качество продуктов может быть определено только экспериментальным путем.
Экспериментальная часть

Для установления влияния переднего угла рифлей β на процесс измельчения продуктов были проведены четыре серии опытов с углами β=20, 30, 40 и 50°. Угол заострения рифлей Θ был принят во всех опытах 90°. При проведении первой серии опытов измельчалась. пшеница Кировоградской области со стекловидностью 48%, зольностью 1,75% и влажностью на I драной системе. 154%. Показатели качества зерна в последующих трех сериях опытов приведены в табл. 23 ( № 2, 3, 4).
Результаты первой серии опытов отражены в табл. 28.
Влияние величины переднего угла рифлей на процесс измельчения

Нагрузки на валки были одинаковы (1300 кг/см*сутки). Величина рабочего зазора между валками составляла 1,2 мм.
Как видно из таблицы, при измельчении пшеницы по мере увеличения значения переднего угла общее извлечение продуктов уменьшается. Так, при величине переднего угла 20° общее извлечение продуктов составляло 23,9%, а при 50° — 16,6%, т. е. извлечение уменьшилось почти на 30%.
Особенно уменьшается выход крупных крупок. Зольность крупной, средней и мелкой крупок повышается, а зольность мелких фракций (дунстов и муки) несколько снижается. При изменении 3 с 20 до 30° расход энергии на единицу вновь образованной поверхности возрос на 12%, а при β=40° — на 32%.
Рассмотрим результаты исследования влияния переднего угла рифлей на процесс измельчения пшеницы Крымка местная со стекловидностью 80%. При проведении этой серии опытов нагрузки на валки были постоянными (1350 кг/см*сутки). Величина рабочего зазора между валками была равна 1 мм.
В табл. 29 приводятся показатели процесса измельчения этой пшеницы.
Влияние величины переднего угла рифлей на процесс измельчения

Данные, приведенные в таблице, вновь подтверждают, что с увеличением значения переднего угла рифлей извлечение продуктов уменьшается. Несколько повышается зольность крупной, средней и мелкой крупок, а также дунстов и муки. Как и в опыте с пшеницей Кировоградской области, расход энергии повышается, но в несколько меньших размерах.
Рассмотрим, как влияет величина угла острия на степень измельчения продуктов, поступающих на II драную систему (табл. 30).
При проведении этой серии опытов нагрузки на валки составляли 730 кг/см*сутки. Величина рабочего зазора между валками была равна 0,7 мм.
Влияние величины переднего угла рифлей на процесс измельчения

Результаты опытов показывают, что при измельчении продуктов, поступающих на II драную систему, влияние переднего угла также значительно. При увеличении значения β с 20 до 50° общее извлечение продуктов уменьшилось с 43,8 до 32,7%. Выход крупной крупки соответственно уменьшился с 39,7 до 29,1%. Выход остальных продуктов (средней и мелкой крупок, дунстов и муки) оказался почти одинаковым. Качество продуктов (зольность и цвет муки) при большем β изменилось в пределах точности, допускаемой при проведении этих анализов. Расход энергии на единицу вновь образованной поверхности при большем переднем угле изменялся в незначительной степени.
Следующая серия опытов была проведена при одинаковых нагрузках на валки (570 кг/см*сутки) и одинаковой величине рабочего зазора — 0,3 мм.
В табл. 31 приводятся показатели процесса измельчения продуктов, поступавших на III драную систему.
Влияние величины переднего угла рифлей на процесс измельчения

Результаты опытов показывают, что с увеличением значения переднего угла с 20 до 50° общее извлечение продуктов изменяется в незначительных пределах. То же относится и к выходу крупной и средней крупок. Наблюдается тенденция к снижению зольности продуктов. Так, средневзвешенная зольность извлеченных продуктов снизилась с 0,85 до 0,75%, зольность крупной, средней и мелкой крупок — соответственно с 0,99 до 0,84% и с 0,74 до 0,66%. Зольность муки снизилась с 0,85 до 0,75%. Резких изменений в расходе энергии на единицу вновь образованной поверхности не обнаружено.
Таким образом, применение большего переднего угла (при угле заострения Θ=90°) положительно сказывается на измельчении продуктов, поступающих на III драную систему.
Исследование процесса измельчения продуктов на первых трех драных системах с различными величинами переднего угла дает основание для некоторых утверждений.
1. Применение большего переднего угла β на I и II драных системах приводит к уменьшению общего извлечения продуктов, в том числе крупок и дунстов. При измельчении продуктов, поступающих на III драную систему, заметных изменений в выходе отдельных фракций не установлено.
2. С увеличением значения показатели качества продуктов на I драной системе, как правило, снижаются. На II драной системе резких изменений не обнаружено. При измельчении на III драной системе показатели качества продуктов улучшаются.
3. С увеличением значения β расход энергии на единицу вновь образованной поверхности на I драной системе повышается. На II и III драных системах резких изменений в расходе энергии не выявлено.
Следовательно, применение на всех системах рифлей с одинаковым передним углом β=20° без учета физических свойств измельчаемых продуктов неправильно. Применение, начиная с III драной системы, рифлей с β=30—40° улучшает качество этих продуктов.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: