Kennzeichnung des Trennerfolges Identification of the separation

Цель сепарации в том, чтобы вынести из исходного материала зерна размером
Это можно сделать только с некоторой доле ошибок (неострое разделение).
Чтобы описать неостроту разделения мелкозернистого и крупнозернистого материалов вводится т.н. СЕПАРАЦИОННАЯ ФУНКЦИЯ (она же называется сепарационная кривая).
Функция Сепарации TG(xi) указывает долю некоторой фракции частиц с размерами
Которая будет вынесена в продукт G:
Здесь:
Масса i-Фракции в крупнозернистом продукте
Масса i-Фракции в исходном материале
Trennfunktion
Aufgabegut A
Feed A
Исходный материал A
Grobgut
(Produkt G)
Coarse G
Крупнозернистый
продукт
Feingut (Produkt F)
Fine F
Мелкозернистый продукт

Trennfunktion
QA, Qf, QG
Распределение частиц по размерам в исходном материале (A),
Мелкозернистом продукте (f) и
Крупнозернистом продукте (G)
На рисунке: Распределение частиц по размерам в исходном материале, крупнозернистом и мелкозернистом продуктах (схематически)
Функция Сепарации
Separation Function

Для баланса массы в классе крупности (фракции) i справедливо:
Масса в классе i:
(1)
(2)
(3)
Trennfunktion
Функция Сепарации
Separation Function

Massenausbringen (Definition):
(3a)
(3b)
Massenanteile in der j – Klasse (Definition), Массовая доля в фракции (определение):
(4)
Вынесенная массовая доля (определение):
Trennfunktion
Функция Сепарации
Separation Function

Таким образом Сепарационную функцию можно определить через долю вынесенного материала Rm,G и двух Распределений частиц по размерам
Hiermit wird die Trennfunktion durch Massenausbringen
und zwei Korngrößenverteilungen bestimmt.
Trennfunktion
Trennfunktion
Функция Сепарации
Separation Function

Trennfunktion
Вычисление сепарационной кривой с использованием
3 функций распределения частиц по размерам
Berechnung der Trennfunktion durch drei Korngrößenverteilungen
Massenbilanz (1)

Trennfunktion
Beispiel (Siebanalyse) Пример (ситовой метод анализа)
RmG= 0,353

Trennfunktion
Характеристические значения некоторой Сепарационной кривой
Charakteristische Werte einer Trennfunktion:
Зерно разделения
Trennschnitt (Trennkorngröße) x50
Острота разделения
Kornstreuung (Trennschärfe)
Ситовой анализ
Siebanalyse
Гидроклассификация
Stromklassierung

Классификация
Классификационные процессы направлены на разделение Коллективов частиц на продукты, содержащие различные распределения частиц по размерам.
Возможные принципы действия классирующих аппаратов можно разделить на две группы:
Ситовая классификация и Гидроклассификация.
При ситовой классификации разделение происходит в соответствии с характерным размером зерен с использованием полупропускающей разделительной поверхности (Сито). Зерна, размеры которых меньше ячеек сита попадают в мелкий продукт, в то время как остальные (крупноразмерные) образуют крупнозернисты материал.
При гидроклассификации используется то обстоятельство, что различные по размеру зерна в потоке под воздействием силовых полей, потока и инерции имеют различные траектории движения.
В технике используются сита для зерен больших примерно1 мм, а для более мелких зерен используется гидроклассирование.

Klassieren
Klassierprozesse dienen zur Trennung von Kornkollektiven in Produkte unterschiedlicher Korngrößenzusammensetzungen.
Die möglichen Wirkprinzipien lassen sich in zwei Gruppen gliedern:
Siebklassierung und Stromklassierung.
Bei der Siebklassierung erfolgt die Trennung nach der charakteristischen Größe der Körner mittels einer semidurchlässigen Trennfläche (Siebboden). Die Körner, die kleiner als die Maschenweite des Siebes sind, gelangen ins Feingut, während die anderen auf dem Siebboden als Grobgut zurückbleiben.
Bei der Stromklassierung wird die Tatsache ausgenutzt, dass unterschiedlich große Körner in einem Fluid unter der Wirkung von Feld-, Strömungs- und Trägheitskräften unterschiedliche Bahnen zurücklegen.
In der Technik werden Siebe für Körner größer (ungefähr) 1 mm, und Stromklassierer für Körner unterhalb 1mm eingesetzt.

Ситовая классификация Siebklassierung
При техническом просеивании часть исходного материала образует мелкозернистый материал < x50, остальное образует грубый материал > x50.
Наибольшие трудности возникают при просеивании частиц, размеры которых сравнимы с ячейками сит (ганичные размеры зерен).
В зависимости от типа движения материала на поверхности сита можно различать аппараты различных групп:
Feste Siebe (Roste), Wälzsiebe, Wurfsiebe, Plansiebe …

Ситовая классификация Siebklassieren
Исторический рисунок Агриколы (1566).
Просеивание на наклонных ситах

Ситовая классификация Siebklassieren
Схемы различных аппаратов для ситовой классификации в зависимости от типа движения материала

Siebklassierung
Вероятность прохождения зерна
Размер зерна d
Размер ячейки w
Толщина проволоки s
Вероятность W для прохождения зерна при перпендикулярном падении на поверхность сита сквозь квадратную ячейку есть:
a) К выводу вероятности свободного прохождения зерна
b) Движение зерна при прохождении зерна с изменением траектории
c) Влияние величины угла падения на поверхность сита

Siebklassierung
Durchtrittswahrscheinlichkeit
Количество N бросков сита для 1 успешного прохождения ячейки есть:
Частота колебаний сита Frequenz der Siebschwingung n
Длина сита Sieblänge L
Скорость движения материала Transportgeschwindigkeit s

Siebklassierung
Просеивание как реакция 1. порядка
Просеивание смеси на порционном сите.
Вверху – Процесс вблизи плоскости сита,
Внизу- Развитие во времени

Siebklassierung
Просеивание как реакция 1. порядка
Уравнение просеивания подобно уравнению для реакции 1. порядка в химической кинетики:
Здесь mF - количество мелкой фракции
mG -количество крупной фракции, mG = const
m = mG + mF - общее количество материала
А – поверхность сита
K - константа сита [kg/m2s], пропорциональна
Характерное время просеивания

Siebklassierung
Принцип работы воздушно-струевого сита
А- Исходный материал, К1- грубый материал, К2 – мелкий материал, F1- воздух

Siebklassierung
Принцип работы сита Моргензена

Siebklassierung
Spezifischer Durchsatz auf Stößelschwingsieben in Abhängigkeit von der Trennkorngröße
Относительный расход
сыпучего материала
в ударно-колебательных ситах для различных материалов

Stromklassierung
Принципы гидроклассификации
a) Поперечно-поточная классификация
b) Ламинарный режим поперечно-поточной классификации
c) Турбулентный режим поперечно-поточной классификации
d) Противо-поточная классификация

Siebklassierun
Выводы
Важной характеристикой сепарационного процесса является т.н. Функция сепарации (или сепарационная кривая), которая показывает с какой вероятностью частица некоторого размера изсходного материала попадет в грубый материал.
Функцию сепарации можно определить двумя путями:
Через массовый вынос (массовая доля исходного материала отделенная в грубый материал) и две функции распределения частиц по размерам (для грубого материала и исходного материала)
или
2. Через три функции распределения частиц по размерам (для грубого, мелкого и исходного материалов)
Метод 1. отличается в лучшую сторону по сравнению с методом 2 тем, что оказывается гораздо устойчивее при расчетах.
Классификационные процессы можно разделить на две группы:
Ситовые и гидродинамические классификационные процессы.
Качество просеивания зависит от типа сита и гранулометрических характеристик материала а также от физических свойств материала.
Качество классификации в гидродинамических аппаратов сильно зависит от характера течений в аппаратах.

Siebklassierun
Zusammenfassung
Wichtige Charakteristik eines Trennprozesses ist so genannte Trennfunktion (oder Trennkurve) die zeigt mit welcher Wahrscheinlichkeit ein Teilchen aus dem Aufgabegut in das Grobgut gelangt.
Man kann diese Trennfunktion auf zwei Arten bestimmen:
Massenausbringen (Anteil der aufgegebenen Masse, die in das Grobgut gelangt) und zwei Korngrößenverteilungen (des Grobgutes und des Aufgabegutes),
oder
2. Drei Korngrößenverteilungen (Grob -, Fein - und Aufgabegut)
Die 1. Methode ist zu favorisieren, da sie keine Instabilitäten aufweist.
Klassierprozesse lassen sich in zwei Gruppen gliedern:
Sieb - und Stromklassierung.
Die Qualität des Siebenvorganges hängt nicht nur vom Sieb und der granulometrischen Charakteristik des gesiebten Materials sondern auch von den stofflichen Eigenschaften des zu siebenden Materials ab.
Die Qualität des Klassiervorganges wird stark vom Strömungszustand im jeweiligen Apparat beeinflusst.