MiUT.pdf

(450 KB) Pobierz
AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA
IM
. S
TANISŁAWA
S
TASZICA
WYDZIAŁ INŻYNIERII MECHANICZNEJ I ROBOTYKI
M
ASZYNY
I
U
RZĄDZENIA
T
ECHNOLOGICZNE
LABORATORIUM
Ćwiczenie laboratoryjne jest wykonywane
w
KATEDRZE URZĄDZEŃ TECHNOLOGICZNYCH I OCHRONY ŚRODOWISKA
Zm iana m ocy pobieranej przez układ
m ielący
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
0
20
40
czas [s]
60
80
Temat ćwiczenia:
Wyznaczenie sprawności energetycznej maszyn mielących
Autor opracowania i prowadzący ćwiczenie: dr inż.
Tomasz DZIK
K
RAKÓW
, 2012
Moc [W]
I. Cel ćwiczenia.
1. Poznanie metody wyznaczania sprawności energetycznej maszyny mielącej na
przykładzie mielenia wybranego surowca w młynie rolkowym
2. Zapozna nie się z torem pomiarowym odpowiadającym współczesnej cyfrowej
technologii pomiaru i rejestracji parametrów, w tym mocy czynnej, rzeczywistej,
współczynnika mocy.
II. Wymagany zakres wiadomości.
1. Pojęcią: moc czynna i bierna, współczynnik mocy, praca, energia, sprawność
energetyczna.
2. Znajomość budowy i działania młyna rolkowego.
3. Znajomość instrukcji obsługi analizatora mocy NANOVIP PLUS i sposobu komputerowej
rejestracji danych.
4. Znajomość metody pośredniego wyznaczania chwilowej i całkowitej sprawności
energetycznej procesu mielenia w maszynach mielących.
III. Zadania do wykonania
1. Wykonać mielenie piasku kwarcowego w młynie rolkowym i dokonać rejestracji zmian
zapotrzebowania mocy w czasie.
IV. Analiza wyników badań
1. Opracować wyniki pomiaru mocy i przedstawić je w formie graficznej (wykres funkcji
P=f(t))
2. Ustalić wartość współczynników funkcji ekspotencjalnej równania opisującego zmianę
mocy w funkcji czasu oraz wartość asymptoty.
3. Wykonać wykres chwilowej i w wybranym przedziale czasu sprawności energetycznej
procesu mielenia .
4. Przeprowadzić dyskusję otrzymanych wyników.
V. Opracowanie sprawozdania
Sprawozdanie winno zawierać:
cel ćwiczenia
schemat i krótki opis młyna rolkowego
zestawienie wyników pomiaru
punkty 1, 2, 3, 4 zawarte w części IV Analiza wyników badań
VI. Literatura
1. Dzik T., . Kaczmarczyk S. ; Badania zużycia energii na proces mielenia w młynach
szybkobieżnych. Zeszyty naukowe AGH, Mechanika z.13 Kraków 1988r.
2. Drzymała Z., Dzik T. i inni; Badania i podstawy konstrukcji młynów specjalnych. PWN
Warszawa, 1992r.
3. Instrukcja NANOVIP PLUS
Dr inż. Tomasz Dzik paw. B-2 pok.204, tel.31-20;
tdzik@agh.edu.pl
2
1. Wprowadzenie
Procesowi mielenia materiałów z reguły towarzyszy duże zużycie energii. Dlatego podejmuje się
badania mające na celu minimalizację zużycia energii w procesie mielenia. Badania te prowadzone są
w trzech kierunkach.:
wyjaśnienie zjawisk fizycznych zachodzących w procesie mielenia materiałów i na tej
podstawie optymalizacji procesu
optymalizacji konstrukcji młynów
optymalizacji całych układów mielących poprzez zestawienie w układzie różnych typów
młynów.
Badania różnych typów młynów wskazują, że szybkości mielenia są różne i zależą od cech
konstrukcyjnych młyna. Można przyjąć, że szybkości te są tym większe, czym większą wartość ma
kryterium Frouda
g
Dla młynów wolnobieżnych np. kulowych, w których czas mielenia może wynosić nawet
kilkadziesiąt godzin, zmiany mocy są praktycznie niezauważalne w krótkich odstępach czasu, co może
sugerować, że moc pobierana przez układ jest stała.
Badania młynów szybkobieżnych prowadzone w Katedrze Urządzeń Technologicznych i Ochrony
Środowiska AGH wykazały, że wzrost stopnia rozdrobnienia, określony powierzchnią właściwą, w czasie
mielenia jest funkcją rosnąca o charakterze degresywnym natomiast analiza mocy pobieranej przez układ
mielący wykazuje charakter malejący. Ustalono, że funkcję wzrostu powierzchni właściwej oraz poboru
mocy dobrze opisuje funkcja wykładnicza postaci
dla powierzchni właściwej
F
r
�½
2
R
S
t
�½
C
s
A
s
exp b
s
t
gdzie:
S
t
- wartość powierzchni właściwej po czasie mielenia t
C
s
- wartość asymptoty
A
s
, b
s
- parametry równania
t – czas mielenia
P
t
�½
C
p
A
p
exp b
p
t
dla zmiany mocy
gdzie:
P
t
- wartość mocy w czasie
C
p
- wartość asymptoty
A
P
, b
P
- parametry równania
t – czas
Powyższe spostrzeżenia pozwoliły na postawienie hipotezy, że w związku ze zmianą mocy musi
zmieniać się sprawność procesu mielenia. W celu jej potwierdzenia opracowano metodę pozwalającą na
jej weryfikację.
2. Metodyka badań
Badania zużycia mocy w procesie mielenia w młynach szybkobieżnych prowadzi się na stanowiskach
młynów: rolkowo pierścieniowego oraz wibracyjnego o działaniu okresowym.
Charakterystyka techniczna młynów
3
Młyn rolkowo pierścieniowy: średnica komory 0,258 m, długość komory 0,06 m, średnica rolki 0,07 m,
prędkość obrotowa komory młyna 95-250 obr/min, prędkość obrotowa wirnika młyna 0-700 obr/min,
liczba rolek 4;
Młyn wibracyjny: średnica komory młyna0,096 m , długość komory młyna 0,06, amplituda drgań
regulowana w zakresie 0-14 mm, częstotliwość drgań 24 Hz, kołowa trajektoria drgań, mielniki- kule
stalowe o średnicy 13,5 mm,
Materiał modelowy: piasek kwarcowy klasy II odsiany na sicie 0,3 mm, gęstość nasypowa 1,51 g/cm
2
,
gęstość 2,66 g/cm
2
Ocena efektów mielenia : pomiar powierzchni właściwej przy pomocy aparatu Towarowa
Pomiar mocy: Analizator mocy Nanovip Plus połączony z komputerem
3. Eksperyment
Odważoną masę materiały modelowego w ilości określonej przez prowadzącego umieścić w komorze
wskazanego młyna. Podłączyć do sieci elektrycznej analizator mocy zgodnie z instrukcją oraz do
komputera. Uruchomić program Nanovin i ustalić parametry pomiaru i rejestracji zmian mocy.
Uruchomić oba napędy młyna i wyregulować obroty do zadanych wartości. Dokonać rejestracji zmian
mocy w czasie 60 do 120 sekund. Zapisać otrzymane wyniki w formacie bazy danych.
4.
Opracowanie wyników badań
Energia pobierana przez młyn w czasie mielenia składa się z energii efektywnej rozdrabniania oraz
energii niezbędnej do pokonania oporów ruchu. Poprzez efektywną energię rozdrabniania rozumiemy tę
jej część, która powoduje wzrost powierzchni właściwej produktu, natomiast pozostała energia niezbędna
jest dla utrzymania ruch elementów roboczych młyna. Na rysunku przedstawiono ogólny przebieg zmian
mocy pobieranej przez młyn. Pole oznaczone symbolem A stanowi efektywną energię mielenia, a pole
oznaczone symbolem B energię niezbędną dla pokonania oporów ruchu. Asymptota funkcji opisującej
zmiany mocy dzieli całkowitą energię pobraną przez młyn, a równą polu pod krzywą w czasie t
1
do t
2
, na
energię efektywną i straconą. Przez sprawność chwilową rozumiemy stosunek energii efektywnej do
energii całkowitej w danej chwili, natomiast stosunek energii efektywnej do całkowitej w przedziale
czasu < t
1
, t
2
> wyznacza sprawność w opisanym przedziale czasu.
Otrzymane wyniki pomiary zmian mocy w funkcji czasu opracować przy użyciu programu
statystycznego lub arkusza kalkulacyjnego i ustalić parametry funkcji wykładniczej (równanie 2).
Narysować wykres zmiany wartości mocy pobieranej przez młyn w czasie mielenia i nanieść linię trendu.
Korzystając z opracowanego równania opisującego zmiany mocy w funkcji czasu wykonać wykres
sprawności chwilowej oraz wyznaczyć sprawność w całym czasie mielenia.
5. Literatura
1.Drzymała Z., Dzik T., i inni. Badania i podstawy konstrukcji młynów specjalnych. PWN
Warszawa 1992
2. Dzik T., Kaczmarczyk s. Badania zużycia energii na proces mielenia w młynach
szybkobieżnych. Zeszyty Naukowe AGH nr1159, Mechanika z.13, Kraków 1983
3. Drzymała Z., Dzikt., Sidor J. Kombinatoryka w budowie młynów. Cement ,Wapno, Gips nr
12,1987
4
Przykład opracowania graficznego sprawozdania
Rys.1. Zmiana mocy pobieranej przez młyn w czasie mielenia
Rys.2. Chwilowa sprawność energetyczna młyna rolkowego
5

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin