|
Мобильные комбикормовые заводы работают по принципу измельчения свободным ударом молотками, шарнирно закрепленными на роторе, вращающемся в дробильной камере со скоростью 35...70 м/с. Материал при встрече с молотками дробится на лету, отбрасывается к стенкам камеры или решету и там за счет полученной кинетической энергии измельчается дополнительно.
Крупность частиц зерновых концентрированных кормов должна быть не более: для КРС — 3 мм, свиней и птицы — 1 мм, если эти концкорма используются для приготовления влажных мешанок. Если используют плющенное или экструдированное зерно, частицы допускаются более крупными. При этом пылевидных частиц должно быть минимально.
Любой корм до и после обработки не должен содержать в себе твердых примесей и металлических включений, семян сорных растений.
Влажность измельченных концентрированных кормов, подлежащих длительному хранению, не должна превышать 14...15 %.
Основы теории измельчения
Как указывалось, измельчение предусматривает разделение твердого тела на части. При этом образуются новые поверхности. Пусть имеется кубическая частица с размером ребра L. Ее общая поверхность составляет:
S = 6*L6
Если эту частицу измельчить таким образом, что получится n одинаковых кубиков, тогда длина ребра каждого из них составит
Площадь поверхности каждого кубика будет
а всех n кубиков
Сравнивая площадь кубика до дробления с суммарной площадью кубиков после дробления, можно написать
т.е. на сколько частей будет разделено ребро кубика, во столько же раз возрастет суммарная поверхность частиц.
Оценку развитости поверхности сыпучих материалов производят величиной удельной поверхности — отношением суммарной поверхности всех частиц к их массе или объему
Например, для куба
Крупность частиц того или иного кормового материала обуславливается зоотехническими требованиями. Для оценки затрат энергии, требуемой для перевода частиц от исходной крупности к заданной, необходимо знать степень измельчения, которая представляет собой отношение среднего размера частиц до измельчения (L или D) к среднему размеру частиц после измельчения (l или d)
Степень измельчения можно выразить через удельную поверхность частиц. Учитывая, что L=6/Sуд и l=6/Sуд , можно написать
Процесс измельчения часто характеризуется также приращением удельной поверхности частиц:
Обычно процесс измельчения изучается с двух позиций:
-
Выявляется зависимость между затратами энергии и степенью измельчения. Это позволяет выявить эффективность рабочего процесса, определить оптимальные рабочие органы применяемых типов машин и режимы их работы.
-
Определяется закономерность распределения измельченных частиц по крупности, что позволяет найти наиболее эффективные способы расчета средних размеров частиц, величин их удельной поверхности и численных значений степени измельчения.
Оба этих вопроса рассматриваются в энергетической теории измельчения.
Чтобы разрушить тело на части, необходимо приложить к нему усилие, большее, чем силы молекулярного сцепления. Силы молекулярного сцепления зависят от физико-механических свойств материала и поэтому могут быть различными. Работа внешних сил, затраченная на измельчение материала и отнесенная к единице массы или объема, называется удельной работой измельчения.
Еще в прошлом веке были предложены две энергетические теории измельчения: поверхностная и объемная. В соответствии с поверхностной теорией измельчения, которую предложил немецкий ученый П. Риттингер (1867 г.), работа измельчения прямо пропорциональна вновь образованной поверхности:
где a — коэффициент пропорциональности, учитывающий величину энергии молекулярного сцепления твердого тела.
Экспериментальные исследования показали, что поверхностная теория измельчения применима лишь при тонком измельчении. Для грубого измельчения русский ученый В.Л. Кирпичев (1874 г.) и немецкий ученый Ф. Кик (1885 г.) предложили объемную теорию измельчения, согласно которой работа измельчения прямо пропорциональна объему деформированной части тела
где k — коэффициент пропорциональности;
V — объем деформированной части тела.
Поскольку при измельчении могут получаться крупные и мелкие частицы, П.А. Ребиндер в 1928 г. предложил объединить обе теории в одну и рассматривать общую работу как сумму работ на образование новых поверхностей и деформацию, части объема тела
Анализируя приведенные зависимости, нетрудно убедиться, что для практического использования они малопригодны. С одной стороны, тяжело определить численные значения приращения поверхности и объема деформированной части тела, с другой — неизвестны коэффициенты a и k.
В 1952 г. С.В. Мельников предложил приближенную формулу для количественных расчетов работы измельчения в зависимости от степени измельчения:
где С1 и С2 — коэффициенты, учитывающие удельные затраты энергии на измельчение и имеющие размерность удельной работы (Дж/ кг), определяются опытным путем. Например, для ячменя С1 = (10...13) 103 Дж/ кг, С2 = (6...9) 103 Дж/ кг.
Как мы уже говорили, при измельчении получаются частицы различного размера и тем более формы. Чтобы каким-то образом упорядочить размер и форму частиц для возможности дальнейших расчетов, принято приводить частицы неправильной формы к шару. При этом его диаметр определяется из фактического объема частицы неправильной формы. Определение объема частицы производят путем погружения отсчитанного их количества в мензурку с жидкостью, имеющий малый коэффициент поверхностного натяжения (керосин, ксилол, толуол и т.п.). Объем частицы определяется делением полученного общего объема на количество частиц в пробе
Тогда эквивалентный по объему диаметр частицы:
Было бы неправильным для определения эквивалентного диаметра брать частицы резко отличающихся размеров. А какие именно нужно брать?
В любом случае в массе измельченного материала размеры частиц подчиняются закону нормального распределения (закон Пуассона).
Этот график показывает, какой процент (или относительное количество) частиц имеет тот или иной размер. В любом случае частиц малого и большого размеров (диаметра) бывает меньше, чем среднего.
В зависимости от измельчающего рабочего органа кривая Пуассона может быть с высоким пиком или приплюснутая. Как оценить, каких частиц в массе материала больше? Для этого существуют различные методы определения среднего размера частиц: арифметический, геометрический, логарифмический, интегральный, взвешенный. Каждый из методов применим в определенных конкретных ситуациях.
Для практических условий наиболее пригоден метод определения средневзвешенного размера частиц. Это упрощенный среднеинтегральный метод. Если взять площадь под кривой и разделить на 100 % или Р, получим среднеинтегральный размер частиц. Но получить такую кривую сложно, да и обрабатывать ее трудоемко. Проще определить, сколько частиц данного размера находится в общей массе. Тогда получится гистограмма.
По сути она описывается кривой нормального распределения, но получить ее и обработать значительно проще.
Берут навеску разноразмерного материала и просеивают ее на ситах с разным размером ячеек. Размер частиц от 0 до d1 — проход через последнее сито, размер от d1 до d2 — остаток на последнем сите и т.д.
Размеры частиц остатка на первом сите обычно принимают равными:
где m — модуль сита — число, показывающее, насколько размер ячеек одного сита отличается от другого.
Как видно из гистограммы, средневзвешенный размер частиц можно определить по формуле:
Для зерновых кормов средневзвешенный размер частиц называется модулем помола.
В лабораторных анализах используют ситовой классификатор с набором из 10...12 сит с модулем m = 1,41 В производственных условиях используют классификатор из трех сит с размером ячеек 1, 2 и 3 мм. Тогда модуль помола:
где Р0, Р1, Р2, Р3 — процентное содержание фракций.
Для комбикормов принято считать М = 0,2...1 мм — мелкий помол, М = 1...1,8 — средний, М = 1,8...2,6 — крупный помол. |
