Установление закономерностей изменения производительности от основных параметров устройства
Оценка воспроизводимости значений производительности полученных в результате экспериментальных опытов проведена по критерию Кохрена, табличное значение которого для представленных в таблице 4.
2 опытов при числе оценок дисперсии N1=25 и числе степеней свободы f=2 составляет 0,235. Расчетное значение данного критерия Gp= 0,2 2 5, что удовлетворяет выполнению условия в выражении (3.7). Расчет производился в программе «Maple» и представлен в Приложении 6. Табличное значение критерия Фишера «F», выбранного для проверки адекватности уравнения регрессии полученного для производительности составляет 2,64, при значениях чисел степеней свободы: f1=10, f2=50. Расчетное значение данного критерия Fp= 2,3 8 , что удовлетворяет выполнению условия в выражении (3.8) - это говорит об адекватности полученного уравнения. Расчет производился в программе «Maple» и представлен в Приложении 6.На основании результатов экспериментов было получено уравнение регрессии (4.2), характеризующее зависимость производительности Q от факторов варьирования X1(Ω), X2(H/h), X3(T/h), X4(B/D).Следующие коэффициенты, определенные как пренебрежимо малые (- 0,009-X1-X2;
- 0,009∙X1∙Xy 0,009-X1-X4; - 0,003-X2-X4; -0,015∙X3∙X4) и в уравнении (4.2) не показаны.
Q = 18,664 - 0,030∙X1- 0,128∙X2+0,049∙X3 + 0,091∙X4- 0,221∙X12- 0,108∙X22-
- 0,083∙X32-0,084∙X42+0,028¾¾ (4.2)
Анализ коэффициентов данного уравнения показывает, что наибольшее влияние на значение производительности оказывает фактор X12, при этом характер воздействия на функцию не линейный.
Также значимыми являются X2и X22, значение коэффициентов, при них достигает 0,128 и 0,108 соответственно. С увеличением значения фактора X2 значение функции отклика Q уменьшается - это связано с тем, что при увеличении высоты установки устройства H в сепарационной камере, ленты устройства уходят из зоны взаимодействия с агрегатами частиц. Вследствие чего меньше частиц мелкой фракции находится в зоне сепарации и может попасть в тонкий продукт. Единственным значимым парным фактором для производительности является сочетание X2 и X3.Переход к уравнению в натуральном виде был выполнен при помощи выражения (4.3), приведенного в работе [72].
где Хк - фактор варьирования в кодированном виде; Хн - фактор варьирования в натуральном виде; Хср - значение нулевого уровня варьирования фактора;
- шаг варьирования.
Значения факторов варьирования в натуральном и кодированном видах, а также шага варьирования для выражения (4.3), представлены в таблице 3.4. В результате преобразований (4.2) было получено уравнение регрессии в натуральном виде:
Q = 5,681 + 0,308∙Ω + 6,719∙H∕h + 0,609∙T∕h + 61,525∙B∕D-0,002∙Ω2-53,679∙(H∕h)2- - 0,084∙(T∕h)2- 837,000∙(B∕D)2+ 0,624∙ H∕h∙T∕h (4.4)
Степень влияния факторов представленных в уравнении регрессии в натуральном виде, удобно проанализировать на графических зависимостях, так на рисунке 4.7 а) и б) представлены зависимости производительности сепаратора от факторов B/D, T∕hи H∕h, B/Dсоответственно. Необходимо отметить, что изменение этих факторов по своей сути является изменением конструктивных параметров B, Tи H, так как h(высота камеры сепарации) и D(диаметр
сепарационной камеры) - это неизменяемые в ходе эксперимента конструктивные
параметры динамического сепаратора.
Рисунок 4.7 Зависимости производительности сепаратора от параметров устройства: а) B/Dи T/h, б) H/hи B/D
На рисунке 4. 7 а) можно видеть изменение производительности в пределах от 18,14 до 18,69 кг/ч. Поверхность функции производительности параболическая и достигает максимальных значений близко к центральным значениям факторов варьирования, для B/D=0,032, а для T/hзначение в центре равняется 3. Рост функции наблюдается при изменении факторов в стороны от периферийных значений к центру и для B/Dи для T/h. Минимальное значение производительности соответствует минимальным значениям факторов 0,019 и 1,59. Рост производительности при увеличении значения T/hдо 3 обусловлен тем, что при этом увеличивается шаг лент Tи обеспечивается наиболее подходящий для дезагрегации угол подъема, обеспечивающий лобовое или близкое к нему взаимодействие с лентами агрегатов, слетевших с распределительного устройства. При этом, дезагрегированные частицы попадают в мелкую фракцию, повышая производительность. Увеличение значения T/hсвыше 3 приводит к снижению производительности, так как угол подъема лент дезагрегирующего изменяется в сторону от наиболее эффективных значений для образования частиц мелкой фракции в результате разрушения агрегатов. При увеличении фактора B/Dдо
значений 0,032 наблюдается рост производительности, то есть увеличивается ширина ленты B, и при этом возрастает количество дезагрегированных частиц мелкой фракции. Но при дальнейшем повышении значения фактора производительность начинает плавно снижаться - это говорит о снижении количества мелких частиц образующихся в результате контакта агрегатов с лентами. Это происходит из-за того, что увеличение ширины ленты B приводит к увеличению времени пребывания частиц на поверхности ленты при скатывании, при этом столкновение агрегатов с поверхностью ленты происходит не эффективно в результате эффекта демпфирования.
На рисунке 4.7 б) производительность Q изменяется от 18,00 до 18,72 кг/ч. Максимальное значение производительность достигает при центральных значениях факторов H/hблизких к 0,091 и B/D около 0,032, а при дальнейшем увеличении параметра B/Dи уменьшении H/hзначение функции отклика постепенно снижается.
Минимальное значение Q достигает при минимальном значении B/D=0,019 и максимальном H/h=0,155. Увеличение производительности при возрастании значения параметра H/hсвязано с тем, что изменение высоты H положения дезагрегирующего устройства в сепарационной камере с 0,027 до 0,100 перемещает устройство в зону более интенсивного взаимодействия с агрегатами и увеличивает дезагрегацию частиц мелкой фракции. Для значений фактора H/hсвыше 0,100 функция отклика Q начинает резко снижаться, так как положение дезагрегирующего устройство становится выше зоны наиболее активного взаимодействия с агрегатами, движущимися после схода с распределительного устройства в направлении канала отвода крупки. Снижение производительности, но менее резкое также имеет место при значениях фактора B/Dниже 0,032, что очевидно, так как при этом происходит уменьшение ширины лент B, следовательно, и поверхности контакта агрегатов с лентами устройства. Увеличение B/Dсвыше 0,032 приводит к описанному ранее демпфированию.Графические зависимости производительности от комбинаций факторов B/Dс Ωи T/hс H/hпредставлены на рисунке 4.8 а), б) соответственно. На рисунке
4.8 а) производительность изменяется в интервале от 17,90 до 18,69 кг/час,
максимальное значение функция отклика имеет при значениях B∕D=0,035 и Ω=69 град.
Рисунок 4.8 Зависимости производительности сепаратора от параметров устройства: а) B/Dи Ω,б) T∕hи H∕h
Минимум функции Q соответствует наименьшему значению фактора B∕D=0,019 и наибольшему Ω=84. Производительность повышается с увеличением ширины лент дезагрегирующего устройства B, но еще больший рост Q происходит при увеличении Ωс 56 до 69 градусов. Соответственно снижение производительности происходит при увеличении угла установки лент устройства с 69 градусов до конца исследуемого диапазона, при этом снижение Q при увеличении значения фактора B∕Dс 0,035 менее резкое.
Таким образом, можно сказать, что наиболее весомую роль в увеличении Q играет угол установки лент. Это означает, что значение угла Ω=69градусов позволяет наиболее эффективно дезагрегировать частицы тонкой фракции в составе крупных частиц, при этом угол между вектором скорости агрегатов непосредственно перед контактом с поверхностью ленты близкий к нормали.На рисунке 4.8 б) поверхность функции производительности имеет значения от 17,97 до 18,70 кг/ч. Значение Q достигает своего максимального значения при T∕h=3,15и H∕h=0,07.Минимальное значение функция имеет при минимально T∕hи максимальном H∕h.Существенное увеличение
производительности происходит в результате уменьшения значения H/hдо значения 0,07, но при этом увеличение T/hдо 3,15 также повышает производительность. Значение Q плавно снижается при изменении параметров H/hот 0.07 до 0,027 и T/hот 3,15 до 4,409. Таким образом, рост производительности зависит от шага установки лент устройства, график показывает, что разрушение агрегатов наиболее эффективно при T/h=3,15. Наибольшее влияние на рост производительности оказывает параметр H/h, здесь очевидно, что чем большая поверхность лент находится в зоне контакта с агрегатами, тем больше частиц тонкого продукта попадает в мелкую фракцию. Следовательно, при изменении положения устройства в сепарационной камере, вверх или вниз от оптимального, происходит снижение производительности.
На рисунке 4.9 а) и б) показаны зависимости производительности сепаратора от параметров Ωи T/h, Ωи H/h.Функция производительности на графике 4.9 а) изменяется от 17,97 до 18,67 кг/ч. Наибольшее значение Q достигает при Ω=68 градусов и T/h=3,16. Из графика видно, что на производительность изменение угла установки лент влияет больше чем изменение параметра T/h. Рост функции происходит при изменении угла от 56 до 68 градусов и при увеличении T/hот минимального значения до 3,16.
Рисунок 4.
9 Зависимости производительности сепаратора от параметров устройства: а) Ωи T/h, б) Ωи H/h
Далее происходит резкое снижение Q при увеличении Ω с 68 до 84 градусов и плавное снижение при увеличении значения фактора T/hдо 4,409 с 3,16. Угол установки лент Ωоказывает значительное влияние на процесс взаимодействия с агрегатами и на их разрушение, при этом шаг установки лент влияет на производительность гораздо в меньшей степени.
Рисунок 4.9 б) представляет зависимость изменения Q от факторов Ωи H/h, при этом производительность меняется от 17,76 до 18,70 кг/ч. Максимальное значение Q достигает при угле установки лент 72 градуса и значении H/h=0,096. Минимум функция достигает при максимальном H/hи Ω. Рост производительности происходит при увеличении угла установки от 56 до 71 градуса, затем происходит снижение Q. Производительность незначительно повышается при увеличении H/hс 0,027 до 0,096, при дальнейшем увеличении H/hпроизводительность резко падает, аналогичная ситуация происходит при уменьшении Ωс 72 до 56 градусов. В результате установки устройства на уровень H/h=0,096 и выше ленты перемещаются из зоны активного контакта с агрегатами, а образование частиц мелкой фракции снижается, производительность падает. Изменение угла установки лент от центрального значения в равной степени приводит к снижению производительности и при увеличении и при уменьшении Ω, что говорит о количества дезагрегированных частиц мелкой фракции.
В динамическом сепараторе с дезагрегирующим устройством достигнута производительность 18,65 кг/ч, что на 4,6% выше в сравнении с сепаратором без дезагрегирующего устройства.
4.4.2