Wydział Chemiczny

MŁYN KULOWY

ANALIZA SITOWA

Laboratorium inżynierii chemicznej

Grupa 2

(TCC3055l)

czwartek 8.15-11.00

Opracował:

Dariusz Łozak

Składowe			Punktacja
I	Opracowanie arkusza wyników (schemat aparatury, metodyka badań, wyniki badań), oznaczenia		(0-5), min. 2
II	Przykład obliczeniowy		(0-5), min. 3
III	Wnioski		(0-5), min. 2
∑
Punkty	Ocena
< 8 8 - 9 10 11-12 13 14 15	2.0 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5

Wrocław, 26.04.2006

Oznaczenia

	dP				Średnica otworów sita	m
	H				Suma względnych odsiewów	Kg/kg
	m				Masa próbki	kg
	Δm				Odsiew na danym sicie	kg
	Δm/m				Względny odsiew na danym sicie	Kg/kg
	ms/w				Masa sita z węglem	g
					Masa sita pustego	g
	Q3				Funkcja sumy rozkładu	Kg/kg
	q3				Gęstość rozkładu klasy ziarnowej	1/m
indeksy dolne
1,2,3…				Dla kolejnych numerów sit przed mieleniem
I ,II, III, …				Dla kolejnych numerów sit z węglem
s/w				Sito z węglem
s/p				Sito puste

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest wykonanie analizy sitowej materiału ziarnistego poddanego

mieleniu w młynie kulowym.

2. Aparatura

Schemat instalacji badawczej pokazano na rysunku 1 w załączniku A.

3. Metodyka pomiarów

Badania zostały wykonane zgodnie z metodyką zawartą w załączniku A.

4. Wyniki badań

Wyniki badań zostały zgromadzone w tabeli 1 w załączniku A.

5. Metodyka obliczeń - przykład obliczeniowy

5.1 Obliczanie masy odsiewów

Δm1 = ms/w - Δm1= 458.4 - 446.7 =11.7 [g] = 0.0117 [kg]

(1)

5.2 Obliczanie sumy odsiewów

(2)

5.3 Obliczanie względnych odsiewów

(3)

5.4 Obliczanie funkcji sumy rozkładu Q₃

(3)

5.5 Obliczanie gęstości rozkładu klasy ziarnowej

(4)

Tabela 2. Wyniki obliczeń - przed mieleniem

Nr sita	dP [mm]	Δm [kg]	Δm/m [kg/kg]	H [kg/kg]	Q3 [kg/kg]	q3 [1/mm]
1	1,6	0.0117	0.1063	0.1063	0.8937	0.06642
2	0,80	0.0206	0.1871	0.2934	0.7066	0.2339
3	0,63	0.0034	0.0309	0.3243	0.6757	0.04905
4	0,32	0.0048	0.0436	0.3678	0.6322	0.1363
5	0,20	0.0041	0.0372	0.4051	0.5949	0.186
6	0,16	0.0024	0.0218	0.4269	0.5731	0.13625
7	0,063	0.0222	0.2016	0.6285	0.3715	3.2
8	0,056	0.0171	0.1553	0.7838	0.2162	2.7732
9	0,040	0.0184	0.1671	0.9510	0.049	4.1775
10	-	0.0054	0.0491	0,9997	0.0003	-

Tabela 3. Wyniki obliczeń - po mieleniu

Nr sita	dP [mm]	Δm [kg]	Δm/m [kg/kg]	H [kg/kg]	Q3 [kg/kg]	q3 [1/mm]
1	1,6	0.0117	0.1107	0.1107	0.8893	0.0692
2	0,80	0.0193	0.1826	0.2933	0.7067	0.2283
3	0,63	0.0035	0.0331	0.3264	0.6736	0.05254
4	0,32	0.004	0.0378	0.3642	0.6358	0.1181
5	0,20	0.0051	0.0483	0.4125	0.5875	0.2415
6	0,16	0.0034	0.0322	0.4447	0.5553	0.2013
7	0,063	0.0265	0.2507	0.6954	0.3046	0.39794
8	0,056	0.0188	0.1779	0.8732	0.1268	3.1768
9	0,040	0.0128	0.1211	0.9943	0.0057	3.0275
denko	-	0.0006	0.0057	0.9994	0.0006	-

6.Omówienie wyników, wnioski

Przed mieleniem

Wykres zależności H=F(d_P)

Q3=F(d_P)

Histogram zależności względnego odsiewu od średnicy cząstki ( średnicy otworów sita) dla materiału przed mieleniem

Po zmieleniu

Wykres zależności H=F(d_P)

Q3=F(d_P)

Histogram zależności względnego odsiewu od średnicy cząstki ( średnicy otworów sita) dla materiału po zmieleniu za proca młyna kulowego

Ćwiczenia zapoznało mnie z istotą działania młyna kulowego oraz analizy sitowej. Zostały przeprowadzone dwie analizy (dla otrzymanej próbki przed i po zmieleniu).

Reasumując powyżej przeprowadzone obliczenia oraz sporządzone wykresy mogę wnioskować, że:

Podczas przeprowadzenia doświadczenia nastąpiły pewne straty materiału, co uwidacznia się po masach próbek. Spowodowane jest to pozostałym materiałem w postaci pyły we wnętrzu młyna oraz na jego kulach. Również przesypywanie materiału do sit z młyna prowadzi do pylenia materiału, co doprowadza do pewnych strat.

Z wykresów zależności H=F(d_P) Q3=F(d_P) wnioskuję, że średnia średnica cząstek w zbiorze dla próbki przed zmieleniem wynosi d_P =0,127 natomiast po zmieleniu d_P =0,1385. Analiza wykresów doprowadza do kolejnego wniosku, że wraz ze zmniejszeniem się średnicy otworów w sicie suma względnych odsiewów H rośnie do jedności oraz przy zmniejszaniu się otworów sita funkcja sumy rozkładów Q₃ maleje. Histogramy nie oddają w sposób właściwy gęstości rozkładu wielkości ziaren, ponieważ zależy ona od szerokości danej klasy ziarnowej, czyli od różnicy rozmiarów oczek dwóch kolejnych sit. Jednak analiza histogramów doprowadza do wniosku, że po mieleniu suma względnych odsiewów jest większa niż przed zmieleniem. Największe względne odsiewy uzyskuje się na sitach ziaren średnicy otworów 0,04 0,056 0,063 0,80. Należy zauważyć, że po mieleniu zwiększają się znacznie względne odsiewy na sitach 0,056 0,063 a zmniejsza się ta wartość na sicie najmniejszym 0,04. Ogólny trend prowadzi do zwiększania się względnych odsiewów na sitach 0,056 0,063 0,016 0,20. Wielkości ziaren maleje w wyniku powtórnego mielenia, co łatwo zaobserwować przy analizie danych w tabelach 1 i 2 oraz histogramów. Oznacza to, że pomiary oraz krzywe zostały dobrze wykonane, ponieważ wielkość ziarna przed rozdrobnieniem jest większa od wielkości ziarna po rozdrobnieniu.

6.1 Podstawy teoretyczne:

Większość surowców, produktów pośrednich i produktów końcowych w suszarnictwie ma postać ładunków ziarnistych. Rozkład wielkości cząstek materiału sypkiego decyduje o wielkości powierzchni rozwijanej przez dany ładunek i ma istotny wpływ na proces wymiany ciepła i masy. Jedną z metod określania rozkładu wielkości cząstek danego ładunku materiału ziarnistego jest analiza sitowa. Ziarnistego. W analizie sitowej, próbkę materiału ziarnistego umieszczonego na sitach poddaje się wibracji w stosunku do przegrody sitowej. Cząstki o rozmiarach mniejszych niż oczka danego sita przechodzą przez nie i spadają na sita o oczkach mniejszych. W celu uniknięcia ścierania się lub aglomeracji cząstek dobiera się doświadczalnie możliwie krótki czas przesiewania. Przyjmuje się przy tym, że szybkość przesiewania jest proporcjonalna do liczby cząstek przechodzących przez sito, nazywa się przesiewem, natomiast pozostałość na sicie odsiewem. Zależność sumy względnych odsiewów od wielkości cząstek ( rozmiaru sita) nazywa się krzywą ziarnową. Jest to funkcja dyskretna, którą zazwyczaj zmienia się mechanicznie w funkcję ciągłą, co może być źródłem błędu. Adekwatność wyników analizy do rzeczywistego rozkładu rozmiarów cząstek będzie tym lepsza, im większa będzie liczba sit (mniejsze różnice między rozmiarami oczek następujących po sobie sit). Wartość względnych odsiewów można przedstawić w zależności od rozmiarów ziarna, uzyskują histogram. Nie oddaje on w sposób właściwy gęstości rozkładu wielkości ziaren, ponieważ zależy od szerokości danej klasy ziarnowej, czyli od różnicy rozmiarów oczek dwóch kolejnych sit. Za pomocą analizy sitowej nie wyznacza się zazwyczaj minimalnej i maksymalnej średnicy danego zbioru cząstek. Uzyskana charakterystyka dotyczy zakresu rozmiarów cząstek równych rozmiarowi oczek skrajnych sit. Jeżeli jednak skrajne punkty uzyskanej doświadczalnie krzywej ziarnowej leżą dostatecznie blisko, można dokonać ekstrapolacji. Z tej przyczyny ważne jest, żeby zestaw sił był tak dobrany, aby pierwszy odsiew i ostatni przesiew były jak najmniejsze. W przemyśle do rozdrabniania najczęściej używa się różnego rodzaju młynów. W doświadczeniu użyty został młyn kulowy. Wydajność młyna zależy od stopnia napełnienia młynu kulami, średnicy kul oraz pożądanego stopnia zmielenia i jakości(wilgotności i wielkości brył) rozdrabnianego materiału. Istotny wpływ na wydajność ma również liczba obrotów n młyna w jednostce czasu. Wraz ze zwiększeniem liczby obrotów wzrasta bowiem siła odśrodkowa i zwiększa się kąt podniesienia kul. Po przekroczeniu pewnej wartości n kule są dociskane siłą dośrodkową do płaszcza młyna i zaczynają się obracać wraz z bębnem młyna. Oprócz liczby obrotów największy wpływ na jakość pracy młyna ma rodzaj użytych kul. Dobór materiału na kule oraz ich wymiarów i masy jest więc bardzo istotny. Młyny te zależnie od konstrukcji dzielą się na cylindryczne, rurowe i stożkowe, a w zależności od sposobu wyładowania zmielonego produktu na sitowe i bezsitowe. Te ostatnie pracują w sposób okresowy.

Literatura:
(1) Roman Koch "Procesy mechaniczne w inżynierii chemicznej"
(2) " Materiały pomocnicze do ćwiczeń i projektów z inżynierii chemicznej"
(3) "Inżynieria procesowa i aparatura przemysłu chemicznego"

---