Un enfoque de reducción de la eficiencia basada en modelo
de proceso para una circulación de aire clasificador
Resumen..
El rendimiento de un clasificador de circulación de aire se
ha estudiado sistemáticamente mediante la realización de
experimentos a través de una serie de procesos y diseño
variables. Se encuentra que mientras que la tasa de flujo
global inducida es proporcional a la velocidad de rotación
de la rueda, el patrón de circulación dentro el
clasificador depende de la configuración de aletas de guía
estacionaria. Este se encuentra a tener un efecto
significativo en el rango de operatividad del clasificador.
Los resultados muestran que la reducción de tamaño, nitidez
de la separación y la parte inferior y superior tamaño
selectividad incrementos están influenciados fuertemente
por el guía de configuración estacionaria veleta.
Utilizando datos experimentales de un denso material
(cenizas volantes) y de un material ligero (arroz cáscara),
un modelo basado en la reducción de la curva de eficiencia
enfoque, propuesto originalmente por hidrociclones, ha sido
desarrollado para predecir el rendimiento de la
clasificación.
Introducción
Tamaño de la clasificación es una importante unidad de
operación en la que diferentes tamaños de partículas en
suspensión en un medio líquido se separados en fracciones
gruesas y finas sobre la base de su solución de velocidad o
la densidad o de otra naturaleza. El enfoque del presente
estudio es el tamaño de clasificación de las partículas de
la misma materiales. Un número de métodos disponibles para
la clasificación. Shapiro y Galperin [1] han revisado los
principios operativos y las características de una serie de
modernos clasificadores de aire. Estos incluir
gravitacional y centrífuga de clasificadores o crossFlow
contracorriente tipo cascada clasificadores; clasificadores
de lecho fluidizado; inerciales aire clasificadores;
centrífugas clasificadores; rotor clasificadores,
circulación de aire y clasificadores. De ellos,
clasificadores de aire circulante a menudo se utilizan para
aplicaciones de gran volumen, como en el la generación de
energía y las industrias de cemento donde se utilizan para
clasificar a las partículas de carbón y cenizas volantes,
respectivamente. La ventaja de este tipo de clasificadores
de aire es que no requiere exterior el aire de un compresor
o un ventilador para la suspensión de la partículas, un
ventilador interno se induce el flujo de aire.
Diferentes la velocidad de rotación del ventilador puede
cambiar la fuerza del vórtice forzado creado en el
clasificador y por lo tanto, puede utilizarse para cambiar
el tamaño de corte, es decir, el tamaño de sus partículas
que tiene la misma probabilidad de aparecer en el grueso o
la multa fracción.
Rotación de la rueda de aire clasificadores han existido
por varios décadas a pesar de una serie de mejoras en el
diseño se han lugar. Rumpf y compañeros de trabajo [2,3]
llevó a la primera obra sobre los aires clasificadores e
introdujo nuevas ideas como las espirales clasificadores
con paredes de rotación y el reciclaje de la fracción
gruesa. Estos permitido una mejor separación de las toscas
y fracciones de la multa en cortar los tamaños más pequeños
que lo que había sido posible con otros espiral
clasificadores. Los Alpes Mikroplex clasificador
incorporando estas características fue la primera escala
industrial clasificadora para lograr cortar tamaños en el
rango de 10 m con una razonablemente alta nitidez de
corte, incluso en puntos de corte por debajo de 5 m [4].
Variaciones de la Mikroplex espiral clasificador se dispone
de otros fabricantes. En algunos, el muro de velocidad de
rotación puede ajustarse independientemente de la velocidad
del ventilador, o un flujo de aire secundario se entrega
con la flujo de alimentación a distribuir más uniformemente
las partículas entran en el zona de clasificación. En un
diseño a prueba por Austin y Luckie [5], el rotor de
paletas se encuentran en la parte superior del
clasificador. El aire se suministra desde la parte
inferior. La alimentación junto con un secundario
flujo de aire entra en el clasificador en una dirección
perpendicular a el flujo de aire primario. La combinación
de flujos de viajes hacia arriba para paletas del rotor.
Aéreo y de la fracción fina pasar a través de las veletas
y salida en la parte superior del clasificador. Lafracción
gruesa se alimenta de nuevo en el flujo de alimentación y
se vuelve a clasificar. En el Accucut clasificador [6,7],
el aire se dibuja en el clasificador de la parte inferior
en la dirección del eje de rotación en las afueras de una
radio las veletas. Introducir partículas en una dirección
perpendicular a la del aire arroyo y se mezclan con el
aire antes de pasar por las aletas. El rotor de paletas se
encuentra en el centro del clasificador en el axial
dirección y ocupar casi toda la altura del clasificador.
Aéreo y de la fracción fina a través de un tubo de salida
en el eje de la clasificador, mientras que las partículas
más gruesas salida tangencial. Como en el caso vórtice de
la libertad de los clasificadores, muchos diseños de
rotor-veleta clasificadores enviar la fracción gruesa de
nuevo en el aire para obtener un corte mayor. El
clasificador MikroCut MC [8] es un nuevo rotor-veleta
clasificador que puede funcionar con una aceleración
centrífuga de más de 15,000 × g. Debido a esto, cortar los
tamaños del orden de 1-20? M densidad de partículas de
1000 a 4000 kg/m3 pueden obtenerse. Aquí, el aire y las
partículas de entrar en el clasificador junto tangencial.
Una corriente de aire secundario variable caudal también
se puede suministrar tangencial a la clasificación para
mejorar la separación de la multa fracción de la fracción
gruesa y para evitar que las partículas de ser recogidos
antes de entrar en la zona de clasificación.
En theCFS-HDclassifier [4], tanto gratuitos como de los
flujos de vórtice forzado se utilizan para la
clasificación. Estacionaria en torno a orientar veletas
el rotor de paletas se utilizan para crear un flujo de
alta cizalladura en la región donde las partículas se
introducen de manera que estos pueden ser dispersas
antes de que entren en la clasificación región. La
fracción gruesa salidas tangencialmente en la periferia de
la guía veletas. Aire y las multas pasan a través de las
paletas del rotor en un interior, rotorvane libre dentro
de la zona del rotor, que es el flujo de vórtice libre
type.To alcanzar una velocidad más uniforme en la
dirección radial en esta área, la altura de la parte
interior del rotor se realiza para aumentar como el radio
disminuye. Además, el aire y la fracción fina
tubo de salida se hace girar en la misma dirección que el
rotor y se extiende en el interior para evitar que las
partículas más gruesas de que se llevan a la toma de
corriente por cerca de velocidades radiales de alta el
rotor paredes. Acompañada [4] informó de la consecución de
los tamaños de corte de 2 m con este clasificador
utilizando piedra caliza de d97 de 35 m como la materia
prima. En otra clase de rotación de la rueda de aire
clasificadores más recientes origen, como el proyecto de
Sturtevant lado clasificador y el O-Sepa Separador [9] del
proyecto de una instalación de aire se introduce a lograr
un mayor eficiencia de operación de lo que es posible sin
aire externo suministrar.
Si bien ha sido una continua evolución del diseño
clasificador del aire, la modelización teórica y
sistemática de los estudios son de origen reciente.
Johansen et al. [10] desarrollado en dos fases modelo de
partículas a través de un flujo continuo de aire Accucut
clasificador. Que para resolver la fase de las fracciones
de ambas fases usando las ecuaciones de campo en el
Euleriana-Euleriana marco existente en la comunicación
dinámica de fluidos computacional (CFD) código
FLUENT e incluyó el efecto de las turbulencias de
partículas campo. La reducción de arrastre asociado con la
presencia de las partículas fase se incorporó a las
condiciones límite. Sólo un modelo bidimensional de la
clasificación se consideró y el movimiento de las palas
del rotor se trató aproximadamente suponiendo que se
impuso una velocidad angular constante sobre la corriente.
Ellos encontraron que el aumento de partículas de carga
podría mejorar el rendimiento del clasificador por la
turbulencia de amortiguación de alta carga, pero que
podría alterar el flujo macroscópico patrón debido a
impulso de acoplamiento entre las dos fases. Johansen y de
Silva [11] se acercó al problema con un Euleriana-Lagrange
marco en el que las ecuaciones de campo se utilizado para
obtener el flujo de gas portador de partículas de
seguimiento sobre el terreno y los cálculos se utilizaron
para obtener las trayectorias de las partículas a través
de el flujo sobre el terreno sujeto a centrífuga, la
fricción y otras fuerzas. Un completo, modelo en tres
dimensiones y se construyó la propuesta de las palas del
rotor se tuvo en cuenta exactamente el uso de un sistema
de rotación sistema de coordenadas. Ellos utilizaron el
código FLUENT para simular el flujo sobre el terreno, la
dispersión de partículas y el grado de eficiencia para la
Accucut A12 clasificador que giran a una velocidad del
rotor de 3200 rpm. Ellos encontraron que tanto el campo de
flujo y las trayectorias de las partículas eran más
complicado que lo obtenido por medio de un simple
teorías. El grado de eficiencia previsto es menor que el
medido incluso una de las partículas más pequeñas y se
atribuye este a la aglomeración de partículas procedentes
de largo tiempo de residencia en la clasificación de la
zona.
Leschonski y Legenhausen [12] utilizado argumentos
similares para medir el caudal de flujo de agua en el
campo a través de un deflector de rueda clasificador de
aire y puso de manifiesto que un libre flujo de vórtice
fregadero se formó en el interior bladeless región sostuvo
que sería perjudicial a la reducción del tamaño de las
condiciones de la clasificación. Wang et al. [13]
considera el efecto del ángulo de la pala de un
aerogenerador horizontal clasificador de aire. Utilizando
un modelo de neumático para la mecánica velocidad del gas,
se obtiene una expresión para la velocidad de distribución
de fluidos en la turbina de paso y los medios utilizados
para esta estimación la fricción y fuerzas centrífugas que
actúan sobre la partícula. Desde la velocidad del gas no
era uniforme, argumentaron que una serie de partículas
El tamaño se clasifican y se obtiene una expresión
analítica clasificados para la máxima corte de tamaño de
partículas en función de la los parámetros estructurales
de la clasificación, la materia prima y el parámetros de
funcionamiento. Llevaron a cabo experimentos en el máximo
rango de tamaño de corte de 4 € "de 10 metros de mica,
carbonato de calcio, Fig. 1.
Carbono de silicio y alúmina como materias primas para
piensos y demostraron que exhiben su mejor expresión de la
sensibilidad a la reducción de tamaño ángulo de la cuchilla
de la turbina. Bauder et al. [14] informó de que CFD
simulaciones utilizando un código de comercio ha dado
resultados satisfactorios para la reducción de tamaño y la
nitidez de corte por un deflector de rueda clasificador de
aire. También llevó a cabo experimentos sistemáticos para
determinar el efecto de los parámetros (como la geometría
de la rueda, clasificador de tamaño, velocidad del rotor,
el rendimiento de gas, flujo de productos Tasa de vórtice
buscador de diámetro y material de ensayo) sobre el tamaño
y recortar la nitidez de la separación. Sin embargo, no
presenta ningún modelo cuantitativo.
La mayoría de los estudios recientes se han llevado a cabo
para la clasificación de tamaño de partícula inferior a 10?
m [4,8,15]. De partículas El tamaño de la orden de los 50100? m son de interés para cemento la generación de energía
y las industrias. Por ejemplo, el tamaño medio de las
partículas de carbón utilizado en las calderas de carbón
pulverizado es típicamente alrededor del 70? m. El
resultado de cenizas volantes, que se utiliza en el cemento
la industria, también serán de tamaño similar. Rotación de
la rueda de aire clasificadores (también llamados
clasificadores de aire circulante [1]) son ampliamente
utilizados en estas aplicaciones, ya que puede manejar alta
procesamiento. Clerc et al. [16] llevó a cabo un estudio
sistemático de los neumáticos de clasificación de cenizas
volantes de carbón obtenidas a partir de la combustión en
centrales térmicas Condux tamaño utilizando el
clasificador. Ellos estudiaron el efecto de la rotación
velocidad, tipo de alimentación y ceniza caudal de aire en
el corte en el tamaño una escala de laboratorio y en una
escala piloto industrial clasificador. Ellos encontró que
en tanto el corte clasificadores tamaño depende
principalmente sobre la velocidad de rotación y que es
inversamente proporcional a ello. Benzer et al. [17] y
Kolacz [15] informó de experimentación, modelización y
simulación de trabajo en las aplicaciones en circuitos de
molienda. Bhasker [18] presentó un modelo de simulación de
CFD de un carbón clasificador se concentra en la creación
de la geometría y el tratamiento del problema de la
corriente. Recientemente, los autores [19] llevó a cabo un
estudio detallado de la corriente que circula en un campo
de gas Tipo de rotación de la rueda de aire clasificador
utilizado en las centrales térmicas clasificación para las
cenizas volantes.
Circulación de aire clasificadores ofrecer una alternativa
atractiva para el gas ciclones para una serie de
clasificación de funciones. Aunque varios de los diseños
han sido estudiados, la mayor parte del trabajo se ha
informado se centraron en los tamaños de corte inferior a
10 m. Además, la vinculación entre el flujo y la
clasificación resultante no ha sido explorarse plenamente.
CFD basados en los estudios se han usado principalmente
para arrojar luz sobre el proceso de clasificación,
mientras que los modelos de proceso se han concentrado en
la determinación de sólo el tamaño de corte. El trabajo en
el presente documento se basa en la hidrodinámica
estudio de una rueda giratoria de aire clasificador
investigado previamente [19] utilizando simulaciones de
dinámica de fluidos computacional. Sistemática
clasificación de los experimentos se han realizado a través
de una gama de parámetros, y su efecto en la clasificación
se ha interpretarse a la luz de los conocimientos
adquiridos en la hidrodinámica de la corriente. Uso de la
presente los datos experimentales, un modelo de la
incorporación de dimensiones adecuadas grupos ha sido
desarrollado para predecir el rendimiento de un
clasificador similar. Los detalles de estos estudios y los
resultados obtenidos se discuten por debajo de.
2. Experimental puesta en marcha
Un diagrama esquemático de la placa de circulación de aire
giratoria clasificación utilizada en el presente estudio se
muestra en la fig. 1. Consiste cylindro-de un tanque cónico
de la cantidad total de 0.95m de altura y cilíndricos de un
diámetro de 0,51 m. Circulación de aire es inducido con
la ayuda de 16 hojas del ventilador montado en su eje
vertical hacia la parte superior del cilindro. Un conjunto
de seis semi-cilíndrica guía veletas y una placa circular
horizontales se montan más abajo sobre el mismo eje y girar
el ventilador junto con las hojas a la misma velocidad.
El ángulo de la guía veletas medida a partir de la tangente
puede pasó de 13 a 89 ◦ ◦. El flujo de aire dentro del
clasificador puede También se modificó el uso final
estacionario paletas situada en la parte superior de la
sección cónica. Estos dos tipos de paletas son
estacionarias utilizados: el aleta radial, en la que el
guía veletas hacer un ángulo de ◦ 90 con la dirección
circunferencial, veletas y el ángulo, en que la guía veleta
forma un ángulo de 30 ◦ de la circunferencia dirección. Los
sólidos se alimentan mediante un alimentador vibratorio en
un espacio anular entre el estacionario y el eje de
rotación. Caen en el plato giratorio y se descargan
radialmente en la parte cilíndrica del clasificador.
Partículas gruesas caída contra la entrada de aire y luego
moverse hacia abajo en la sección cónica que se descargan a
través de la tubería de entrada de aire para recogida en un
filtro de bolsa. Las partículas finas se llevan junto con
el flujo de aire en la región de anular el clasificador y
se recogen en la salida de aire en otro filtro de bolsa.
Una variable continua auto transformador de voltaje se
puede utilizar para controlar la velocidad del ventilador
de entre 0 y 2400 rpm.
El campo de flujo inducido en este clasificador por la
rotación de los ventiladores (rotación de la rueda se
produce poco flujo) se ha estudiado anteriormente [19] con
la ayuda de simulaciones CFD y el flujo de visualización
experimentos. Esto indica dos grandes características del
flujo, a saber, que la velocidad es predominantemente
circunferencial y que una fuerte recirculación está
configurado en la parte superior (cilíndricos) parte del
clasificador. En general, los campos de velocidad y escalas
linealmente con la velocidad del ventilador. La dirección
de la recirculación flujo depende en gran medida del tipo
de guía inferior estacionaria paletas utilizadas. Para
aletas radiales, la corriente secundaria es tal que flujos
hacia arriba en el exterior, y anular la parte baja de la
parte cilíndrica interior (Fig. 2a). Angulares de veletas,
la secundaria flujo es la baja en el exterior, anulares y
hacia arriba en la sección el interior, de sección
cilíndrica (Fig. 2b). Mostrar simulaciones CFD que el
caudal volumétrico en esta recirculación es dos veces más
como el flujo neto a través de la tasa de clasificador.
Debido al gran flujo de sección transversal, la velocidad
axial inducida en el cilindro sección (donde se introduce
la alimentación) es sólo del orden de 2-3% de la velocidad
punta. Sin embargo, incluso esta pequeña velocidad axial
es suficiente a fin de atraer a las pequeñas partículas.
El mecanismo de clasificación es la siguiente. El flujo es
en primer lugar circunferencial y las partículas se mueven
a velocidades cercanas a la velocidad del gas. De ahí que
la inercia de las partículas es directamente proporcional a
su tamaño. Clasificación en gruesas y multa fracciones se
efectúa principalmente por la fuerza en el arrastre de la
secundaria flow.With una configuración estacionaria angular
veleta, la secundaria es de flujo ascendente en el interior
del cilindro sección. Pequeñas partículas arrojados fuera
por la rotación del disco alimentador åre arrastrado por
este flujo y secundaria se toman en el exterior y,
eventualmente, anular a la fracción fina corriente. Las
partículas grandes que resistir a esta resistencia al alza
vendrá abajo en el interior sección cónica y caer contra la
entrada de aire para ser recogidos como la fracción gruesa.
Para radial estacionario veleta, la secundaria flujo es la
baja en el interior de la sección cilíndrica. Por lo tanto,
incluso las pequeñas partículas se ha reducido. Como que
llegan a la laguna entre el cilindro y la parte cónica del
clasificador, que se arrastrado por la corriente y la
secundaria se encuentran en anular el exterior y,
finalmente, en la fracción fina. Tosco partículas, que
tienen una mayor inercia, permanecen en la parte central
y, finalmente, informar a la fracción gruesa. Sin embargo,
el real comportamiento se ve complicada por la presencia de
la fuerza centrífuga pared y las colisiones de partículas,
como veremos más adelante.
Tamaño de clasificación se realizaron experimentos utilizando
las cenizas volantes obtenido de la central térmica Ennore,
Madrás, La India, y la cáscara de arroz obtenida a partir de la
Investigación y Desarrollo División de Bharat Electricals pesado
Limited (BHEL), Tiruchchirapalli, la India. Ambos fueron
adquiridos en la cantidad a granel evitar día a día las
variaciones en la fuente. Las cenizas volantes había una D80
de 190 m, mientras que la cáscara de arroz tuvo un D80 de 550 m.
Por más la reducción de tamaño mediante pines y los molinos de
bolas, dos muestras adicionales de cáscara de arroz, después de
haber D80 de 350 y 200 m, también se preparó. La densidad de la
materia prima se midió utilizando la norma gravedad específica y
la botella por el método Heliumâ € "Mercurio Picnómetro. Si bien
la densidad de las cenizas volantes se consideró independiente
del tamaño de las partículas, la densidad de las tres de arroz
cáscara de las muestras se encontró a variar en un 20%
(presumiblemente debido a la variación en el contenido de
sílice). La densidad de la cáscara de arroz de 550 m de la D80
es 1050 kg/m3, mientras que fue de 200 m 1250 kg/m3. Por lo
tanto, la densidad real sobre la base de la muestra tamaño se
utilizó en el análisis.
En un experimento típico de clasificación, se tomaron
muestras de la alimentación coning y utilizando el método
de cuarteo. Un kilogramo del material se alimenta el
clasificador usando un alimentador vibratorio en una
pre-determinado tipo de alimentación. El clasificador se
estableció con la configuración que se define por el ángulo
de rotación de la guía veletas, la configuración (angulares
o radiales) de la parte inferior estacionaria veletas y la
velocidad de rotación de la rueda (que se regula por una
variac). La velocidad de rotación se mantiene durante
varios minutos después de la alimentación se completó con
el fin para garantizar que todo el material fue
clasificado. El material recogido de la multa y el grueso
arroyos se pesan por separado y tres muestras de cada uno,
fueron analizados utilizando un tamaño de vibratorio
tamizar en el rango de tamaño de 40 € "800 m. El vibratorio
alimentador utilizado en el presente estudio tiene una
capacidad de 200 kg / h de cenizas volantes y 80 kg / h de
cáscara de arroz. Normalmente, la masa y la alimenta
recogidos en masa en los dos arroyos de acuerdo con una
precisión de 1%. Similares tasar también se aplicará en el
tamiz de análisis. Así pues, la general dividido en gruesos
y finos arroyos y la distribución del tamaño
de cada flujo se encontraron repetible para dentro de unos
por ciento. La gama de parámetros en los que el tamaño de
clasificación experimentos se llevaron a cabo se resumen en
la Tabla 1.
3. Los resultados de la clasificación de los experimentos
Distribuciones de tamaño conocido de la alimentación, las
multas y la fracciones gruesas, la eficacia real de la
clasificación puede ser calculado [20] como
donde MC es la masa del material recogido en el grueso
fracción, mf es la masa del material recogido en la
fracción fina y? y φc? φf son los acumulados de la
distribución del tamaño de intervalo y el grueso de las
multas, respectivamente. El grado de eficiencia de la curva
obtenidos para un caso específico, es decir, para las
cenizas volantes en un caudal de alimentación de 175 kg / h
con aletas radiales estacionaria y una veleta giratoria
guía ángulo de 13 ◦ se muestra en la fig. 3 bis, para
velocidades de giro de 400 y 800 rpm. Se puede observar que
el grado de eficiencia tiene una curva S-forma
distorsionada. La reducción de tamaño, d50, es el tamaño
real en la que el la eficiencia es del 50%. Para el caso
anterior, la reducción de tamaño se encuentra 73 y 89? Mfor
rueda velocidades de 400 y 800 rpm. Todas las partículas
por debajo de ese tamaño se puede denominar como las
partículas finas y las más grandes puede denominarse como
las partículas más gruesas. Fig. 3a muestra que,
contrariamente a expectativas, una parte importante de la
"multa" partículas informe al grueso arroyo y que el grado
de eficiencia de las más bajas mide el tamaño no es cero.
Del mismo modo, no todas las partículas más grandes
informe a la gruesa y su flujo de eficiencia en la cobranza
no es 100%. Estos dos efectos no ideal, es decir, la
fracción de la finas partículas entran en el flujo de
grueso, y la fracción de la más grande de partículas que no
entren en el flujo de grueso, se expresan como el
incremento de la selectividad de tamaño inferior (? Sb) y
el tamaño incremento de la selectividad (? St),
respectivamente. Para los casos específicos se muestra en
la Fig.. 3 bis, estos tienen valores de 16 y 4%,
respectivamente, a una velocidad de rotación de 400 rpm y
18 y 7% a una velocidad de 800 rpm, respectivamente.
El grado de eficiencia en las curvas de la fig. 3 bis, se
puede ajustar de tal manera que el grado de eficiencia
varía entre 0 y el 100%, mediante la evaluación de un
"grado de eficiencia corregida" como
y se representa en la fig. 3b. El tamaño de corte
corregido, d50c, sobre la base de corregido el grado de
eficiencia, es de 80 m para 400 rpm y 98 m de 800 rpm.
Otra medida de la clasificación es la división de flujo de
masa (M) entre el grueso de la multa y los arroyos se
define como la relación de masa de material recogido en el
grueso de la recogida de arroyo en el flujo de las multas:
Cuando M es grande, la mayoría de los informes a la alimentación
grueso arroyo H y cuando es pequeña, la mayoría de los informes
a que las multas arroyo. La clasificación no es eficaz cuando M
es demasiado pequeño o demasiado general. Sin embargo, esto no
significa que el material es errónea clasificados. Incluso un
ideal clasificador puede dar muy grandes o muy pequeños valores
de la M, si la distribución del tamaño es muy desigual con
respecto a la reducción de tamaño. La medida con la variación de
M velocidad de rotación se representa en la fig. 3c para las
cenizas volantes en una velocidad de alimentación de 175 kg / h
para las aletas radiales y angulares. Para el alimento y
geometría de la clasificación, la configuración radial de la
veleta se puede operados únicamente por debajo de 800 rpm. Por
encima de esta velocidad, casi todo el material que se recoge en
el flujo de las multas, presumiblemente debido a la combinados,
una acción unilateral de la resistencia y las fuerzas
centrífugas en empujar las partículas en el exterior anular
región. Con la angulares de configuración de la veleta, la
centrífuga y las fuerzas de arrastre en la sección cónica
cylindro-se oponen unos a otros y parece que estar perfectamente
equilibrado para que la masa no es dividir muy sensibles a
la velocidad en el rango de 1200-2400 rpm.
clasificación, a saber d50a, H, Sb, San, se muestran en la Figs.
4A € "7. El mide la variación de la corte real de tamaño (d50a)
se representará gráficamente como una función de la velocidad
del ventilador en la fig. 4 para las dos configuraciones de la
veleta estacionaria. El material fue cenizas volantes con una
D80 de 190 m y la rotación de aletas de guía se fija en un
ángulo de 13 bis-| con la tangente. Se puede observar que, en
ambos casos, los aumentos d50a como la velocidad del ventilador
aumenta aunque el efecto es más prominente aletas radiales para
el. Esto puede atribuirse a la mayor secundaria flujo a
velocidades superiores rueda que permite aún mayor partículas
que se llevará a cabo en el collar (y en última instancia en
la fracción fina), a través de la brecha entre el cilindro y el
cono secciones. Esto desplaza la eficiencia curva hacia la
derecha provocando un aumento en d50a. El efecto es más
pronunciado las aletas radiales para que la resistencia y las
fuerzas centrífugas acto en la misma dirección (radialmente
hacia el exterior) en la cylindro-cónico sección en la que se
lleva a cabo la clasificación. El efecto del ventilador
velocidad sobre la masa dividida, H, se compara en la fig. 5.
Con radiales veletas, un mayor flujo secundario, creado por una
mayor velocidad del ventilador, tendrían más partículas en el
flujo de las multas y la masa división, por lo tanto, disminuye
(Fig. 5 bis) como la velocidad del ventilador aumenta.
Con el ángulo veleta, aunque más fuerte flujo secundaria
lleva más partículas en el exterior anular región, sino que
también se arrastra un mayor número de ellos de nuevo en el
interior de la sección cilíndrica. Por lo tanto, el efecto
neto es más silenciado.
El efecto de la velocidad de las ruedas en la parte
inferior y la parte superior incrementos de la selectividad
es el tamaño más sutiles. La parte inferior tamaño
selectividad incremento? Sb., se debe a las partículas
finas de presentación de informes al grueso arroyo. El
aumento de la velocidad de las ruedas aumenta la
resistencia fuerza que empuja a las partículas finas en el
flujo de multa. Desde que la multa particleswould requieren
sólo una pequeña cantidad de fuerza de arrastre a fin de
atraer a las mismas, es de esperar que el aumento de
velocidad de las ruedas sólo tendría un escaso efecto
sobre? Sb. (fig. 6). Para un ángulo la veleta, la corriente
secundaria es tal que las pequeñas partículas que en el
interior cylindro-sección cónica. Esto se refleja en
los altos valores de? Sb. angular para la veletas en
comparación con el aleta radial. Una tendencia inversa se
observa en la parte superior tamaño selectividad
incremento? St, que es mayor para las aletas radiales que
para angulares veletas (Fig. 7). No los valores de cero?
San surge porque las partículas grandes informen a las
multas arroyo. Normalmente, uno no esperaría las partículas
más grandes se verán afectadas por el arrastre hasta el
punto de que se informe a las multas arroyo. Esto puede,
por tanto, ser atribuido a la interacción de partículas
pared. Con aletas radiales, si un grande de partícula se
desvía ligeramente de su trayectoria circular, entonces
que llegue a la radial de la veleta en un ángulo tal que,
una vez que rebote pasará a las multas flujo (fig. 8).
Angulares de veletas, el ángulo de incidencia es tal que el
gran repunte de partículas se permanece en la sección
central (Fig. 8 B) y eventualmente informe a la fracción
gruesa. Fig. 8.
Así, el clasificador diferentes exposiciones con el
rendimiento dos veletas estacionarias. La reducción de
tamaño, así como la parte inferior y superior incrementos
de selectividad (que determinar qué parte del muy grueso y
de las partículas muy finas se están mal clasificadas) se
ve afectada por los valores de las variables en cada plazo.
Esta influencia puede estar directamente relacionado con el
patrón de flujo dentro el clasificador establecido por las
características geométricas. En vista de esta vinculación,
se desarrolla un modelo de abajo para predecir el
rendimiento geométricamente similar de un clasificador.
4. Desarrollo de un modelo mecanicista
El objetivo del modelo es predecir la curva de eficacia
real para una máquina geométricamente similar para un juego
dado de los parámetros que han mostrado para influir en el
funcionamiento, a saber el material de comida, el tamaño de
comida y el índice de flujo, la velocidad de abanico
(admirador), el tipo de paletas inmóviles y el ángulo de
las paletas rotativas. El modelo desarrollado consiste en
dos elementos: un modelo de flujo y un modelo de
clasificación. En el modelo de flujo, las correlaciones en
términos de variables sin dimensiones han sido
desarrolladas basadas en medidas de índice de flujo para
determinar el índice de flujo inducido y el poder consumido
para mantener un índice de flujo constante. En el modelo de
clasificación, el acercamiento de curva de eficacia
reducido [21] ha sido usado, con correlaciones sin
dimensiones para determinar d50c, Sb y S., predecir la
eficacia de grado real. Dan a los detalles de estos modelos
debajo.
4.1. Modelo de flujo
Las fuerzas dinámicas que actúan sobre la partícula, es
decir, la centrífuga la fuerza y la fuerza de arrastre,
están estrechamente relacionados con la campo de
velocidades. De ahí que la velocidad de flujo inducido por
el clasificador se midió utilizando un medidor de flujo
radial y angular de veletas de las distintas posiciones de
los ángulos de rotación de la veleta guía. Los resultados
se muestran en la fig. 9. Desde aletas radiales ofrecen más
resistencia a la circunferencia de flujo, el caudal de agua
es menos inducida como en comparación con el ángulo veletas
en la misma velocidad del ventilador. Un menor guía de
rotación significa que el ángulo de la veleta que ofrece
más resistencia de flujo mediante la reducción de la
sección transversal a disposición de flujo (Fig. 9b)
y la inducida por el flujo aumenta a medida que la tasa de
rotación de la veleta guía aumenta el ángulo (Figura 9C).
Simulaciones CFD anterior [19] han demostrado que el campo
de velocidades en el clasificador con las escalas y punta
de velocidad del ventilador y que la presión sobre el
terreno con las escalas presión dinámica sobre la base de
la punta de velocidad del ventilador. Teniendo en
cuenta la similitud variables que se utilizan en
aplicaciones de turbomáquinas, inducida por el flujo
volumétrico está correlacionado con la velocidad del
ventilador, N, y el ángulo de rotación de la veleta, θ, y
el ángulo de la estacionaria veleta ángulo, φ, que es de 90
◦ de la radial y veletas 30 ◦ de la angulares veletas.
El efecto de la constricción del flujo de sección por la
rotación de aletas de guía (Fig. 9b) se puede incluidas en
la forma de las dimensiones parámetro (GE / Gmax) o (1 - (l
sin θ / Gmax)), donde l es la longitud de la guía y la
veleta ge y Gmax son eficaces y la diferencia máxima de
ancho, este último está dada por Gmax = (CC-DFP) / 2, donde
CC y DFP son los diámetro del cilindro y la placa de
alimentación, respectivamente. El volumétrico de caudal y
la velocidad del ventilador no son dimensionalized en forma
de flujo de número, NQ, y número de Reynolds, RN, define
como NQ = Qa/ND3 y RN = ND2ρa/μa, donde N es el velocidad
de las ruedas en revoluciones por segundo, D es el diámetro
de la ventilador de la cuchilla (0,35 m), Q bis es la tasa
de flujo volumétrico en m3 / s, y ρa y μa son la densidad y
viscosidad del aire. El análisis de regresión de los datos
actuales el rendimiento de la siguiente correlación para la
caudal de aire inducido:
Las susodichas correlaciones son válidas en las gamas
siguientes
4.2. Consumo de electricidad
Estudios de consumo de energía para la rotación de la rueda
clasificador no se han reportado en la literatura. En vista
de ello, los experimentos se llevaron a cabo en el que la
energía consumida para mantener el ventilador que giran a
una determinada velocidad se midió directamente de
un medidor de energía conectada a la fuente de
alimentación. Hubo no pienso de la materia sólida en estas
mediciones. la velocidad del ventilador se mantuvo
constante, por lo general durante 30 minutos, y el
medidor de energía se tomaron lecturas de cada 10 min. A
casi variación lineal de la consumo de energía (Fig. 10)
con el ventilador la velocidad se ha obtenido tanto
estacionario parte inferior de la veleta configuraciones.
Como era de esperar, el consumo de energía (P) del radial
aletas fue superior en un 20-30% más de angular veletas al
mismo la velocidad del ventilador. Siguiendo la práctica en
turbomáquinas, los siguientes adimensional correlación
entre el número de flujo (FC) y el poder número (NP) se ha
desarrollado:
4.3. Modelo de clasificación
Los primeros estudios de Lynch y compañeros de trabajo
[21ra-23ra] demostró que para un hydrocylone, un nodimensionalization, desde el punto de vista de la
predicción de rendimiento, el grado de eficiencia
curva es la reducción de la eficiencia se define como
Parámetro de la curva de eficiencia. Se encontró (véase,
por ejemplo, Lynch y Rao [22]; Lynch y Narayanan
[23]) que la reducción de la curva de eficiencia se
invariante con el diseño y las condiciones de
funcionamiento y que el parámetro α es una función
de la materia prima. Dado que la rotación de la rueda
clasificadora comparte algunas características de la
hidrociclon,la aplicabilidad de la reducción de la curva de
eficiencia para los clasificadores de aire se ha
investigado utilizando los datos actuales.La medida corrige
la eficiencia de cenizas volantes se representa en la fig.
11 para diferentes velocidades del ventilador (Fig. 11),
diferentes velocidades de avance (Fig. 11B), las diferentes
configuraciones de la veleta estacionario (Fig. 11c) y
diferentes ángulos de rotación de la veleta guía (Fig.
11d). Los datos correspondientes obtenidos para el arroz
cáscara se trazado en la fig. 12; además, los datos
obtenidos para los distintos tamaños de los piensos se
representa en la fig. 12E. Estas parcelas de confirmar que,
dentro de la variada gama de parámetros en el presente
estudio y en experimental de los límites de la
incertidumbre, la reducción de la eficiencia curva depende
en gran medida de la materia prima y no en otros . En vista
de ello, los resultados consolidados de las cenizas
volantes y cáscara de arroz se utilizaron para estimar la
reducción de la curva de eficiencia parámetro, α, y se
encontró (Fig. 13) que los valores de 4,3 y 2,5 dio un buen
ajuste a los datos de las cenizas volantes y cáscara de
arroz, respectivamente. Cabe señalar [21] que estos valores
son coherentes con los espera de denso y partículas de luz,
respectivamente.
La curva de eficiencia corregida puede ser calculada a
partir de ahora la reducción de la curva de eficiencia d50c
si se conoce. En el presente los datos experimentales que
se han utilizado para desarrollar una correlación para d50c
en términos de número adimensional rotativa guía la
participación de la veleta ángulo, papelería ángulo
inferior veleta configuración y materiales para piensos.
Fue encontrado que los datos de diferentes materias primas
podría se combinaron mediante el grupo adimensional ρs /
ρa, es decir, la relación densidad de la partícula al
fluido (aire) la densidad. Del mismo modo, los datos
de diferentes grupos de tamaño de las partículas podrían
ser reunidos por D80 incluyendo el tamaño de la
alimentación en la correlación.
El análisis de regresión de los datos actuales que consiste
de 188 puntos de datos como resultado las siguientes
dimensiones de correlación:
Aquí os andm ˙ una masa son los caudales de la alimentación
sólida (que es una variable independiente) y del aire,
respectivamente. El inducido caudal de aire se calcula
utilizando la correlación desarrollado anteriormente.
Comparación con los datos muestra que la correlación
predice el d50c de datos con una media de error relativo
del 25%. Por último, la curva de rendimiento real puede ser
reconstruido, si la superior e inferior tamaño selectividad
incrementos son conocidos. Uso de los datos actuales, los
siguientes correlaciones se han desarrollado para calcular
los siguientes:
Estas correlaciones son válidas en la siguiente gama de
dimensiones grupos:
4.4. Verificación del modelo
El algoritmo general para la predicción de rendimiento de
una geométricamente similar máquina es el siguiente. Para
dar geométrica información y los piensos, a saber, D, D80 y
ρs, un valor de α (4,3 para un medio denso, como cenizas
volantes y el 2,5 de la luz materiales tales como cáscara
de arroz) y se elige la reducción de la eficiencia
la curva se traza utilizando Eq. (6). Para especificar los
parámetros de funcionamiento, es decir, N, D, I ¸, ¤ † y
velocidad de alimentación, las correlaciones (7) â € "(9)
se utilizan para calcular d50c, Sb y San La utilización de
estos, la eficiencia para un determinado tamaño de
partícula, d, puede calcularse como
A partir de la curva de eficacia real, los parámetros de
práctica de interés general, como d50a, dividido en masa,
la fracción de partículas gruesas (de tamaño superior a un
determinado tamaño como por el proceso de interés) en el
flujo de multas y la fracción de las multas (de un tamaño
inferior a un determinado tamaño de proceso de interés) en
el grueso arroyo, etc se pueden calcular. El consumo de
energía correspondiente a estas condiciones se calcula a
partir de Eq. (5). Si el rendimiento no es satisfactorio,
entonces las condiciones de funcionamiento seleccionado se
pueden revisar para obtener un rendimiento más conveniente.
Este proceso se resume en Fig. 14.
El modelo de flujo para el clasificador se basa en la
similitud principios establecidos para las solicitudes y se
turbomáquinas por lo tanto, espera que sea aplicable
durante un geométricamente similares clasificador. La
reducción de la curva de eficiencia, que es una
adimensional representación, también se espera un modo
diferente de tamaño similar, pero la máquina. Aunque las
correlaciones utilizados para cuantificar los parámetros de
la clasificación (Eqs. (7) - (9)) se dimensiones en
términos de grupos, no son estrictamente basados en la
similitud de análisis. Sin embargo, no ha sido posible
llevar a cabo experimentos en un clasificador para validar
la completa modelo. Con el fin de verificar la exactitud de
modelo de proceso, más experimentos se han llevado a cabo
en la misma máquina. Las condiciones de funcionamiento de
estas 10 carreras se resumen en el Cuadro 2 y éstas cubren
la variación de las principales variables, es decir, la
velocidad del ventilador, materiales para piensos, los
piensos y la tasa estacionaria veleta configuración. Las
velocidades se utilizan en estos experimentos son
diferentes de las utilizadas en los experimentos
anteriores. Algunos de los piensos las tasas son también
diferentes. Por lo tanto, esto constituye un conjunto
independiente de datos, a pesar de que se obtiene a partir
de la misma configuración experimental. La curva de
eficacia real, calculada utilizando el modelo anterior
se compara en la fig. 15 para los dos casos y la fig. 16
compara el predijo d50a, Sb, y San acuerdo es
razonablemente buena obtenidos entre los dos. Dado que el
modelo se formula en términos de importantes grupos de
dimensión, puede ser recomendado para aplicación a una
máquina geométricamente similar en las siguientes
gamas de dimensiones parámetros:
Experimentos adicionales tendrán que llevarse a cabo sobre
un clasificador diferentes con diferentes materiales y los
parámetros a validar el modelo completamente.
5. Conclusiones
Clasificación de los datos se han obtenido de una luz,
material de hojaldre (cáscara de arroz) y un denso
material (cenizas volantes) en dos diferentes
condiciones de flujo de aire que circula en un
clasificador. La velocidad de rotación del ventilador,
el caudal de alimentación y el ángulo de rotación de
guía veletas se han variado en un rango. Obtenido el
grado de eficiencia curva mostraron una variación
sistemática en consonancia con el prevaleciente patrón
de flujo. Análisis de la clasificación de los datos
mostró que la reducción de enfoque de la curva de
eficiencia utilizada para parametrize hydrocylone
datos es aplicable en el presente clasificador. Los
valores de 2,5 y 4,3 se han obtenido de la reducción
de la curva de parámetro de eficiencia (α) para las
cenizas volantes y cáscara de arroz, respectivamente.
Un modelo basado en correlaciones en términos de los
grupos de dimensión que se ha propuestos; adicionales
experimentos utilizando diferentes tamaño
clasificadores diferentes materiales y tendrán que
llevarse a cabo para obtener una modelo validado para
predecir el rendimiento de un geométricamente
clasificador similares.