Установление закономерностей изменения эффективности процесса дезагрегации от основных параметров устройства

C целью определения воспроизводимости и адекватности значений эффективности процесса дезагрегации полученных в ходе опытов были получены расчетное значение критерия Кохрена , что меньше табличного

значения, а также расчетное значение критерия Фишера, которое также меньше табличного и составляет .

адекватности и воспроизводимости полученных в результате экспериментов данных. На основании результатов экспериментов получено уравнение регрессии

(4.7) в кодированном виде, характеризующее закономерность изменения эффективности процесса дезагрегации, в котором не определено ни одного пренебрежимо малого коэффициента.

η = 28,886 - 0,563∙X₁- 1,783∙X₂+0,815∙X₃ + 1,415∙X₄- 3,505∙X₁²- 1,704∙X₂²-

- 1,054∙X₃²- 1,429∙X₄²+ 0,137∙X₁∙X₂- 0,075∙X₁∙X₃ + 0,075∙X₁∙X₄ + 0,225∙X₂∙X₃-

- 0,375∙X₂∙X₄ + 0,037∙X₃∙X₄ (4.7)

Анализ коэффициентов данного уравнения показывает, что наибольшее влияние на значение эффективности процесса дезагрегации оказывает фактор X1², характер его воздействия на функцию не линейный. Значимыми являются X2 и X2², X4²значение коэффициентов, при них -1,783 и -1,704, -1,429 соответственно. С увеличением значения фактора X2 значение функции отклика η уменьшается - это связано с тем, что при увеличении высоты установки устройства (параметра H∕h)в сепарационной камере ленты устройства смещаются из зоны взаимодействия с агрегатами, направляющимися в крупку, вследствие чего меньше частиц мелкой фракции может попасть в тонкий продукт.

Уравнение в натуральном виде (4.8) было получено в результате преобразований уравнения (4.6):

η = -172,041 +103,845∙H∕h+7,0920∙T∕h +1068,543∙B∕D + 4,821∙Ω- 0,035∙Ω²-

- 841,777∙(H∕h)²- 1,054∙(T∕h)²- 14295,000∙(B∕D)²+ 0,305∙Ω∙H∕h- 0,007∙Ω∙T∕h +

+0,750∙Ω∙B∕D + 5,000∙H∕h∙T∕h- 833,333∙H∕h∙B∕D + 3,750∙T∕h∙B∕D (4.8)

На рисунке 4.13 а) и б) представлены зависимости эффективности процесса дезагрегации в динамическом сепараторе от факторов B/D, T∕hи H∕h, B/D соответственно. Изменение этих факторов на практике - это изменение конструктивных параметров B(ширины ленты), T(шага лент) и H(высоты установки устройства), где h(высота камеры сепарации) и D(диаметр сепарационной камеры) фиксированные параметры сепаратора.

На рисунке 4.13 а) можно видеть изменение эффективности сепарации в пределах от 21,4% до 29,4%. Поверхность функции ηпараболическая 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 ηнаблюдается при изменении значений факторов в направлении центральных значений для B/Dи T/h. Минимальное значение эффективности процесса дезагрегации наступает при минимальных значениях факторов. Рост эффективности процесса дезагрегации происходит при увеличении значения T/h до 3, он обусловлен тем, что при увеличении шага лент Tобеспечивается подходящий для дезагрегации шаг, обеспечивающий лобовое или близкое к лобовому столкновению агрегата с лентами. Увеличение значения T/hсвыше 3 приводит к снижению эффективности процесса дезагрегации, так как угол подъема лент дезагрегирующего изменяется в сторону от наиболее эффективных значений для образования частиц мелкой фракции за счет разрушения агрегатов.

Рисунок 4.13 Зависимости эффективности процесса дезагрегации от параметров

устройства: а) B/Dи T/h, б) H/hи B/D

При увеличении фактора B/Dдо значений 0,032 наблюдается рост эффективности процесса дезагрегации, то есть увеличивается ширина ленты B и при этом возрастает активная площадь контакта с агрегатами. Но при дальнейшем повышении значения фактора, эффективности процесса дезагрегации начинает плавно снижаться - это говорит о снижении количества мелких частиц образующихся в результате контакта агрегатов с лентами. Происходит это потому, что дальнейшее увеличение ширины ленты B приводит к увеличению времени пребывания частиц на поверхности ленты при скатывании, при этом

столкновение агрегатов и их разрушение при контакте с лентами происходит не эффективно в результате демпфирования.

На рисунке 4. 13 б) эффективность процесса дезагрегации меняется от 19,3 до 29,8 %. Максимальное значение эффективность процесса дезагрегации достигает при значениях факторов H/h =0,090 и B/D=0,033, при дальнейшем увеличении параметра B/Dи уменьшении H/hзначение функции снижается. Минимальное значение η достигает при минимальном значении B/D=0,019 и максимальном H/h=0,155. Увеличение эффективности процесса дезагрегации 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, где возрастает образование частиц мелкой фракции в результате дезагрегации. Для значений фактора H/hсвыше 0,100 функция отклика η начинает резко снижаться, так как дезагрегирующее устройство перемещается выше зоны наиболее активного взаимодействия с агрегатами. Снижение эффективности процесса дезагрегации также имеет место при значениях фактора B/Dниже 0,032, так как при этом происходит уменьшение ширины лент B, а значит и поверхности контакта лент устройства с агрегатами.

Графические зависимости эффективности процесса дезагрегации от комбинаций факторов B/Dи Ω, T/hи H/hпредставлены на рисунке 4.14 а), б) соответственно. На рисунке 4.14 а) эффективность процесса дезагрегации изменяется в интервале от 16,8% до 29,2%, максимальное значение функция отклика имеет при значениях B/D=0,035 и Ω=69 град. Минимум функции η соответствует наименьшему значению фактора B/D=0,019 и наибольшему Ω=84. Эффективность процесса дезагрегации повышается с увеличением ширины лент дезагрегирующего устройства B до 0,032, но еще больший рост ηпроисходит при увеличении Ωс 56 до 69 градусов. Соответственно снижение эффективности процесса дезагрегации происходит при увеличении угла установки лент устройства с 69 градусов до конца диапазона, при этом снижение η при

увеличении значения фактора B∕Dот значения 0,033 и далее менее резкое. При значении угла Ω=69 градусов дезагрегация происходит наиболее эффективно, а угол между вектором скорости агрегатов и лентами приближается к 90 градусам.

Рисунок 4.14 Зависимости эффективности процесса дезагрегации от параметров устройства: а) B/Dи Ω, б) T∕hи H∕h

На рисунке 4.14 б) поверхность функции эффективности процесса дезагрегации имеет значения от 19,2% до 29,4%. Значение η достигает своего максимального значения T∕h=3,15и H∕h=0,07.Минимальное значение функция принимает при меньшем T∕hи максимальном H∕h.Рост эффективности процесса дезагрегации происходит в результате уменьшения значения H∕hдо значения 0,07, но при этом увеличение T∕hдо 3,15 также повышает эффективность процесса дезагрегации. Значение ηначинает снижается при изменении параметров H∕hот 0,07 до 0,027 и T∕hот 3,15 до 4,409.

На рисунке 4.15 показаны зависимости эффективности процесса дезагрегации от параметров T∕hи Ω, H∕hи Ω. Функция эффективности процесса

дезагрегации на графике 4.15 а) изменяется от 18,1 до 29,0%. Наибольшее значение η достигает при Ω=68 градусов и T/h=3,16. Из графика видно, что на эффективность процесса дезагрегации изменение угла установки лент влияет в большей степени, чем параметра T/h. Рост функции происходит при изменении угла от 56 до 68 градусов и при увеличении T/hот минимального значения до 3,16. Далее происходит резкое снижение ηпри увеличении Ωс 68 до 84 градусов и плавное снижение при росте значения фактора T/hдо 4,409 с 3,16. Угол установки лент Ωоказывает значительное влияние на процесс взаимодействия лент устройства с агрегатами и на их разрушение, при этом шаг установки лент влияет на разрушение агрегатов в меньшей степени.

Рисунок 4.15 Эффективность процесса дезагрегации от а) T/hи Ω; б) Ωи H/h

Рисунок 4.15 б) представляет зависимость изменения ηот факторов Ωи H/h, при этом эффективность меняется от 15,6 до 29,3%. Максимальное значение η достигает при угле установки лент 72 градуса и значении H/h=0,096. Минимум функции при максимальном H/hи Ω. Рост эффективности процесса дезагрегации происходит при увеличении угла установки от 56 до 71 градуса, затем происходит аналогичное росту снижение η. Эффективность процесса дезагрегации незначительно повышается при увеличении H/hс 0,027 до 0,096, при дальнейшем увеличении H/hэффективность процесса дезагрегации резко падает, аналогичная ситуации происходит при уменьшении Ωс 72 до 56 градусов.

В результате установки устройства на уровень 0,096 и выше ленты перемещаются в зону, где агрегатов меньше, так как агрегаты частиц крупной фракции имеют нисходящую траекторию, вследствие чего образование частиц мелкой фракции снижается, эффективность процесса дезагрегации также снижается [93]. Изменение угла установки лент в стороны от центрального значения плана в равной степени приводит к снижению эффективности процесса дезагрегации и при увеличении и при уменьшении Ω, что говорит о снижении эффективности процесса дезагрегации в результате увеличения контактов частиц с лентами по касательной траектории.

В сравнении с сепаратором без дезагрегирующего устройства достигнуто повышение эффективности процесса дезагрегации на 14,2% с 14,6% до 28,8%.

4.4.4