• Nem Talált Eredményt

Numerikus konvergencia-vizsgálat és a modellek alkalmazhatóságának igazolása 85

3. A numerikus kísérletek eredményei

3.2. Numerikus kísérletek

3.2.1. Numerikus konvergencia-vizsgálat és a modellek alkalmazhatóságának igazolása 85

A numerikus konvergencia vizsgálata

Nagyszámú numerikus kísérletet végeztem a numerikus konvergencia vizsgálatára, a szekciók és a szemcseméret szerinti intervallumok száma – J, illetve I – növelésének a hatását vizsgáltam az őrlemény stacionárius állapotbeli statisztikai jellemzőire nézve.

Minden esetben azt tapasztaltam, hogy az átlagos szemcseméret értékei is, a szórás értékei is fokozatosan tartanak egy-egy számhoz, az őrlemény stacionárius állapotbeli

tényleg e egy

kísérletet is kációs

es átlagos szemcseméretéhez, illetve szórásához. Ennek szemléltetésér mertetek a Molerustól származó – a 3.1. ábrán látható – klasszifi függvény választásával, azaz

)) 1 (

1 (

1 ) (

xcut

c x

x e x x

+

= 1

cut

ψ , ahol példánkban az

osztályozót jellemző c paraméter értékét 20-nak, míg az xcut vágási méretet 2

max / x

xcut = -nek választottuk (Molerus, 1969).

3.1. ábra. A Molerus-féle klasszifikációs függvény.

A kísérletben I=J. Jelölje az őrlemény I-től függően k szái mított átlagos szemcseméretét és szórását a stacionárius állapotban µoutI , illetve σoutI . Az I=4, 6, … választásnál a

20

µout és a

20 out I

out µ

µ −

20

σout relatív eltéréseket számítottam ki és foglaltam bele a 3.1.

éretet 1000

20 out I

out σ

σ −

blázatba. A legnagyobb szemcsem ~

max = x

tá µm-nek választottam.

(A további paraméterek u=0.014 (m/s), D=0.008 (m2/s), Y~=6(m), ~min 0 1010

= . )

=

x (µm),

, α , Φ=0.52, d=2,

(1/s) 103

s =

K =1.50, β=4.50, γ=1.20 ε

3.1. táblázat. A stacionárius állapotban az átlagos szemcseméretek és szórások relatív eltérései az I=J=20 esetben szá tt értéke a J, I külö ző választá setén.

mér ályo

záma míto

et k

ktől, nbö sai e

A szemcse szerinti oszt és szekciók s

I=J

, 20

20

out out I

out

µ µ µ −

20 20

σout out I out

σ σ −

4 0.02183 756 0.08

6 0.01287 974 0.03

8 0.00801 0.02143

10 0.00524 0.01271

12 0.00361 0.00793

14 0.00251 0 00506 .

16 0.00130 0.00268

18 0.00058 0.00132

A 3.1. táblázatból látható, hogy I = J >14 esetben az I=J érték további növelése nagyon kicsiny változásokat eredményez. Ez a példa is alátámasztja a kutatóknak azt a nézetét, amely szerint a szemcseméret-osztályok és szekciók számát elegendő 10-hez közeli értéknek választani (Espig & Reinsch, 1996, Kolacz & Sandvik, 1996, Berthiaux, 2000, Godet-Morand et al., 2002).

3.2. ábra. Az átlagos sze seméretek és szórások relatív eltérései a acionárius állapotban az ggvényében, (J=

A 3.2. ábra az átlagos s órá lt

mc st

I fü I).

sok relatív e éréseit – a

zemcseméretek és sz 20

20 out I

out µ

µ −

µout és

a 20

20

out out I

out

σ σ

σ −

értékeket, I=2,4,…,18 – szemlélteti a stacionárius állapotban a szemcseméret szerinti felosztások száma, az I függvényében, (J=I).

A malom és az őrlendő anyag paramétereinek különféle megválasztása esetén – a fenti-hez hasonlóan – azt tapasztaltam, hogy általában 14-nél nagyobb (sőt esetenként már

10-nél nagyobb) I, J értékekre a statisztikai jellemzők változása csekély. Ez ismételten alátámasztja a kutatóknak azt a nézetét, hogy J és I értékét elegendő 10-14-hez közeli értéknek választani.

Az I=J=20 esetben a stacionárius állapotban számított értékeket elfogadjuk az őrlemény stacionárius állapotbeli valódi értékeinek, ugyanígy a szemcseméret szerinti eloszlás-függvényt, illetve maradék-eloszlásfüggvényt a stacionárius állapotbeli eloszlásfügg-vénynek, illetve maradék-eloszlásfüggvénynek tekintjük. A 3.3. ábra az őrlemények, míg a 3.4. ábra a késztermékek maradék-eloszlásfüggvényeit illusztrálja az I=J=16, I=J=18 és I=J=20 esetekben.

eloszlásfüggvényei a stacionárius eloszlásfüggvényei a stacionárius 3.3. ábra. Az őrlemények maradék- 3.4. ábra. A késztermékek maradék-állapotban, ahol a szemcseméret szerinti

osztályok és a szekciók száma I=J=16, I=J=18 és I=J=20.

állapotban, ahol a szemcseméret szerinti osztályok és a szekciók száma

I=J=16, I=J=18 és I=J=20.

A numerikus konvergencia kevésbé érzékeny a szekciók számának változtatására, mint a szemcseméret szerinti felosztásokéra, amint ez a 3.2. táblázatból is látható. A szekciók számának J=20 rögzített értékénél vizsgáltam a szemcseméret szerinti felosztások száma növelésének a hatását, illetve rögzített I=20 szemcseméret-intervallumnál a szekciók száma növelésének következményét.

20 20

out out I

out

µ µ µ −

, a 20

20

out out I

out

σ σ

σ −

, a 20

20

out out J

out

µ µ µ −

és a

A 3.2. táblázatban a 20

20

out out J

out

σ σ

σ −

relatív eltéréseket tüntettem fel.

szekciók számának J

A =20 rögzített értékénél vizsgáltam a stacionárius állapotban az grafikonjait a 3.5. és a 3.6.

ának növelésével a relatív ib

átlagos szemcseméretek és a szórások relatív hibáit. Ezek bra szemlélteti. A szemcseméret szerinti felosztások szám á

h ák csökkennek, amint ezt a 3.2. táblázat és a 3.5, 3.6. ábra is alátámasztja. Az átlagos szemcseméretek relatív hibái egy nagyságrenddel kisebbek a szórások relatív hibáinál.

Amennyiben a szemcseméret szerinti felosztások számát I=20 értéknél rögzítjük, a szekciók számának növelése mind az átlagos szemcseméretek, mind a szórások relatív hibáinak lényegesen kisebb változását idézi elő, amint ezt a 3.2. táblázat adatai is megerősítik.

3.2. táblázat. A stacionárius állapotban az átlagos szemcseméretek és szórások relatív eltérései J=20 és I különböző választásai, valamint I=20 és J különböző választásai esetén.

A szekciók száma, J=20

A szemcseméret szerinti felosztások száma, I=20

I

20

µout 20 out I

out µ

µ −

20

σout 20 I

out σ

σ − out J

20

µout 20

J µ

µoutout

20

σout 20

J σ

σoutout

4 0.01197 0.08391 4 0.00091 0.00041 6 0.00625 0.03962 6 0.00052 0.00034 8 0.00581 0.02295 8 0.00032 0.00030 10 0.00532 0.01442 10 0.00020 0.00029

12 0.00356 0.00930 12 0.00012 0.00027

14 0.0 229 0.00589 14 0.000 006 0.00026

16 0.0 133 0.00347 16 0.000 002 0.00026

18 0.00057 0.00165 18 0.00001 0.00025

A relatív hibák eltéréseit csak abban az esetben kívántam ábrázolni, amikor az eltérések nagyobbak, ezért csak a J=20 rögzített értékre vonatkozó grafikonokat adtam meg.

3.5. ábra. Az átlagos szemcseméret relatív hibái a stacionárius állapotban

J=20 értéknél.

3.6. ábra. A szórások relatív hibái a stacionárius állapotban J=20 értéknél.

ek

A modellünkkel kapott számítási eredmények összehasonlítása ala eredményekkel

Kobayashi és szerzőtársai hengeres golyósmal ég fo s őrlési tapasztalati eredményt ismertettek cikkükben, ahol ábrával szem ék és az osztályozóból visszatérített durv sék sát ash 2003).

Kísérletükben a vágási méret

tapaszt ti

omban v zett zárt lyamato léltették a készterm (Kobay

a szemc eloszlá i et al.,

~cut =18

x µm, az őrlendő anyag átlagos szemcsemérete 150 µm volt, ~ 200

max =

x µm legnagyobb szemcsemérettel. A szerzők tapasztalati ered-ményeit a 3.7. ábra mutatja. Numerikus kísérleteket végezve megállapítottam, hogy a zárt őrlés leírására megalkotott, az előző fejezetben ismertetett modell nagyon jól

megközelíti a publikált tapasztalati eredményeket a paraméterek alábbi megválasztása esetén:

u=0.028 (m/s), D=0.008 (m2/s), Y~=3 (m), ~ 0

min =

x (µm), (1/s), α=0.80,

β=1.0, γ=0.8, Φ=0.48, d=10, ε , τ J=16. A klasszifikációs függvény 10 2

2 .

3 ⋅

s = K 10 8

= =0.01, I=16,

18)) 1 ~ ( 4

~ (

1

x

x e

⋅ +18 1 1

~)

~(x = −

ψ , ahol c=4, 18~xcut = (µm).

A folytonos vonal ezzel az új a modellel számított eloszlásfüggvényeket, a késztermék – azaz az őrlemény finom része – és az osztályozóból visszatérített nagy szemcsés anyag eloszlását szemlélteti a 3.7. ábrán, míg a szerzők tapasztalati értékeit a szimbólumokkal (rendre a keresztekkel - „×” - és a karikákkal – „o” – ) ábrázoltam.

.7. ábra. A késztermék és az osztályozóból visszatérített anyag tapasztalati (×, o) és az új modellel sz

3

ámított eloszlásai (––).

Kolacz és Sandvik hengeres golyósmalomban végzett zárt őrléskor észlelt tapasztalati eredményeiket ismertették (Kolacz & Sandvik, 1996). Az osztályozásnál a vágási méret 40 µm volt. A szerzők tapasztalati görbével adták meg a beadagolt friss őrlendő anyag és a késztermék – az őrlemény finom része – eloszlását. Numerikus kísérleteket végezve megállapítottam, hogy az előző fejezetben ismertetett új modell visszaadja a kutatók megfigyelt eredményeit, ha a paraméterek az alábbiak:

u=0.014 (m/s), D=0.008 (m2/s), ~ 0

min =

x (µm), 600~

max =

x (µm) (1/s),

α=0.50, β=2.30, γ=0.80, Φ=0.68, d=10, , τ=0.01, I=60, J=20. Az osztályozást

a Molerus-féle klasszifikációs c

,Ks =2⋅103 107

ε =

függvény írja le, ahol =30, 40~xcut = (µm). A 3.8. ábrán a késztermék tapasztalati eloszlását a szimbólumok (×) jelölik, a készterméknek az új modellel számított eloszlását a folytonos vonal szemlélteti.

3.8. ábra. A késztermék tapasztalati (×) és az új mode l számított eloszlása (

3.2.2. A őrlés atok tervezésé tim ára

A malom hosszának a hatása

A malom tervezett igénybevételén e k lőe om

tervezésénél és megépítésénél sok-sok szem tot kel elembe venni. Ezek egyike a malom hosszúsága. Azt várjuk, hogy hosszabb malomban jobban leőrlődik az anyag.

Ezt a feltevést a 3.3 táblázat eredményei alátámasz é kide y a

malom hosszának növelésével közelítő ene ban n az ény

stacionárius állapotbeli átlagos szemcsem issé n

megállapítást jól szemlélteti a 3.9. ábra.

(A numerikus kísérletnél a paraméterek: u=0.014 (m/s), D=0.008 (m2/s),

lle).

i folyam

modellek alkalmazása az re és op alizálás

ek és üz pon

mmódjána l figy

megfele n a mal tják, sőt m g az is rül, hog leg egy

érete, a szórás s arány

a viszon csökke

t k

őrlem ő. Ezt a

~min =0

x (µm), 1000~

max =

x (µm), Ks 10 , α=0.50, β=3.00, γ=1.00, Φ=0.48,

=10

d , ε =107, a klasszifikációs függvény Molerus-féle függvény, ahol c=20,

3

= 250

(1/s)

~cut =

x .)

3.3 táblázat. Az őrlemény stacionárius állapotbeli statisztikai jellemzői a malomhosszúság függvényében.

Nyílt őrlés Zárt őrlés

emcsemérete

(µm) (µm) szemcsemérete (µm) A malom

hossza (m)

Az őrlemény átlagos sz

Az őrlemény szórása

Az őrlemény átlagos

Az őrlemény szórása

(µm)

6 660.83 219.98 578.96 240.66

8 634.21 233.43 563.53 246.32

10 609.0 243.60 548.11 250.98 3

12 585.21 251.26 532.77 254.74 14 562.66 256.93 517.57 257.68

A 3.3. táblázatbeli eredmények felhasználhatók a malomhosszúság megválasztására irányuló gazdasági számítások végzésekor. A nyílt és a zárt őrlési folyamatot össze-hasonlítva azt is látjuk a táblázatból, hogy a példánkban nyílt őrlést végezve jóval

rlésnél.

stacionárius állapotbeli átlagos szemcseméretével és szó

hosszabb, körülbelül kétszeres hosszúságú malomban őrölve keletkezik közelítőleg olyan szemcse-összetételű őrlemény, mint a zárt ő

A malomhosszúság nagyon jó közelítéssel lineáris kapcsolatban áll az őrlemény rásával, amint azt a 3.9. ábra is emlélteti.

sz

3.9. ábra. A malomhosszúság hatása az őrlemény stacionárius állapotbeli átlagos szemcseméretére és szórására.

A nyílt és a zárt folyamatos őrlés összehasonlítása az őrlemények stacionárius állapotbeli jellemzői alapján, és a stacionárius állapot elérésének időszükséglete

Az őrlési folyamat tervezésekor a nyílt és a zárt folyamatos őrlés közötti választás-kor egyik szempont lehet az őrlemények stacionárius állapotbeli statisztikai jellemzői, és esetleg szóba jöhet a stacionárius állapot elérésének időigénye is. E numerikus kísérlettel az őrlemények két legfontosabb numerikus jellemzőjét – az átlagos

zemcse és a sz rást –, valamint a stacionárius állapot k eléréséig eltelt időket, továbbá a malom telítettség ttam össze.

A nyílt és zá

s méretet ó o

ét hasonlíto

a rt folyamatos őrlések összehasonlítására jól és kevésbé jól törő t összehasonlítva, azt állapítottam meg, hogy zárt őrléskor tősen megnő a stacionárius állapot elérésének időszükséglete – amit a 3.4. táblázat adatai is szemléltetnek –, a jól törő ( (1/s) ) és a kevésbé törő (1/s) ) anyag őrlésekor egyaránt. Zárt őrléskor az őrlemény átlagos szemcsemérete csökken, főleg a kevésbé törő anyag esetén következik be jelentős változás. Az őrlemény szórása kevésbé változik, kisebb mértékben csökken – mindezt a 3.4. táblázat adatai szemléltetik.

anyagokkal végeztem numerikus kísérleteket, amelyek eredményeit a 3.4. táblázatba foglaltam.

nyílt és a zárt őrlés A

jelen

10 3

8⋅

s = K (Ks =3⋅103

(A numerikus kísérlet további paraméterei: =6 (m), u=0.014 (m), D=0.008 (mY~ 2/s), klasszifikációs függvény

250))

3.4. táblázat. Két nyílt és két zárt folyamatos őrlés során az őrlemények statisztikai jellemzői a stacionárius állapotban.

Nyílt folyamatos őrlés Zárt folyamatos őrlés érték stacionárius

Az

stacionárius pot

A malom telítettségére a malomban levő anyag mennyiségéből következtetünk. Nume-rikus kísérletekkel nyomon követtem a malom telítettségét a Ks =8⋅103(1/s) és a

1 3

3⋅

s =

K (1/s) törési paraméterű anyagok nyílt és zárt őrlése esetén. A malombeli anyagmennyiségeket a 3.10 és a 3.11. ábra illusztrálja. (Megjegyzem, hogy a szimulá-ciós időegységenként beadagolt friss anyag mennyisége 0.02

0

f =

kísérleteknél. A malomban levő anyag ennyiséget az őrlés kezdetén egységnyinek választottam.) A 3.10 és a 3.11. ábra is meggyőzően szemlélte i azt az állítást, hogy

volt a num

B erikus

m

t

ugyanolyan feltételek mellett végrehajtott zárt őrlés folyamán több anyag van a ben a ért a malomban több nyag van a rosszul törő anyagok zárt őrlése esetén, mint a jól törő anyagok ugyanilyen őrlé

malomban, mint nyílt őrlés során. Az ábrák az alábbi feltevést is alátámasztják: az őrlés kezdetétől számítva a késleltetési idő elteltével a szemcsék mennyisége hirtelen megnő a malomban. A kevésbé törő anyagok esetén a rossz leőrlődés következté malomból több újraőrlésre visszaadandó szemcse kerül ki, s ez

a

sekor.

3.10. ábra. A malombeli

anyagmennyiségek az idő függvényében a nyílt és a zárt folyamatos őrlés esetén,

(1/s).

3.11. ábra. A malombeli

anyagmennyiségek az idő függvényében a nyílt és a zárt folyamatos őrlés esetén,

(1/s).

10 3

8

s =

K Ks =3⋅103

Az őrlemények maradék-eloszlásait szemlélteti a 3.12. ábra a stacionárius álla-potban. Jól látható a 3.12. ábrán, hogy a nyílt őrlésekre vonatkozó maradék-eloszlás-függvények töréspontja a legnagyobb szemcseméret felénél van, ami a friss betáplált anyag összetételének a következménye. (A numerikus kísérletünk során a legnagyobb szemcseméret felénél nagyobb szemcséjű anyagot adagoltunk be, s méretenként egyenlő mennyiséget.) A zárt őrlésekre vonatkozó maradék-eloszlásfüggvényeken

töréspon . A at

jellemző e sfüggv törő

anyagok án nem

t figyelhető meg a vágási méretnél is loszlás-, illetve maradék-eloszlá függvényein kevésbé, olykor egyáltal

töréspontok a kevésbé törő anyagok ényeken feltűnőbbek, míg a jól

is láthatók.

3.12. ábra. Az őrlemények maradék-eloszlásfüggvényei a stacionárius állapotban.

A 3.4. táblázat és a 3.12. ábra azt sugallja, hogy a jól (és a nagyon jól) törő anyagok esetében a nyílt és a zárt őrléssel kapott őrlemények stacionárius állapotbeli statisztikai jellemzői között kicsiny eltérések mutatkoznak. Amennyiben a malmot elég jól törő anyagok őrlésére szánják, akkor a szimulációval a nyílt őrléseket érdemes alaposan elemezni annak eldöntésére, hogy az őrleményre, illetve a késztermékre vonatkozó

előírásokat tudnák-e telje ő anyagok őrlésekor a zárt őrlés jelentős méretcsökkenést eredményez, a folyamatban keletkező hulladék kevesebb. Amennyiben a malomban kevésbé törő vagy rosszul törő anyagokat fognak őrölni, érdemes számításokat végezni arra vonatkozóan, hogy az osztályozó megépítése és üzemeltetése mennyi idő alatt térülne meg.

Az üzemi őrlési gyakorlatban előfordul, hogy a nagyon rosszul törő anyagok őrlésekor az osztályozóból az újraőrlésre visszatérített szemcséket előbb egy előtörőbe vezetik, s innen kerülnek be a golyósmalomba. Az előtörő közbeiktatásával megvalósított zárt folyamatos őrlés vizsgálata a dolgozatban bemutatott kutatás egyik lehetséges folytatása.

Az osztályo

Nume sgál om

paraméterei rög nyag ő sé

kor-latb

kintettem az rlés kezdetén a malomba betöltött anyagmennyiséget, s 10 egységnek a malom befogadóképességét. Az osztályozó működését a numerikus kísérletekhez az irodalomban közölt függvényekkel írtam le. Annak a feltevésemnek az alátámasztására, hogy a vágási méret növelésével nő a malomból kikerülő őrlemény átlagos szemcse-mérete – az őrlési gyakorlatban használt függvényeket választva –, elemezzük az alábbi numerikus kísérletek eredményeit.

Elsőként tekintsük a Molerus-féle klasszifikációs függvényt c=10 paraméterrel. A vágási méretek legyenek rendre

síteni. A rosszul tör

zás – az osztá űködésének megválasztása rikus kísérletekkel azt is megviz

zítettek – egy adott a lyozó m

tam, hogy egy adott malomban – a mal t a klasszifikációs függvény – a gya rlé

an az osztályozó üzemmódja, egyes malmoknál a szitaméret – milyen megválasztása esetén lehet elvégezni.

A malomból az őrlemény az osztályozóba kerül, ahol szétválasztják a készterméket alkotó „méreten aluli” és a további őrlésre visszaadott „méreten felüli” részre. Az osztályozásnak jelentős szerepe van egyrészt a kívánt finomságú őrlemény előállításá-ban, másrészt a zárt őrlési folyamat során a malombeli anyagmennyiség alakulásában. A malom befogadóképessége rögzített, ennek figyelembevételével kell megállapítani az őrlés kezdetén a malomba betöltött szemcsemennyiséget, a friss beadagolt és az őrlésre

isszaküldött anyagmennyiséget. A numerikus kísérletben 1 egységnek te v

ő

5

~ /

xmax , 4~ /

xmax , 3~ /

xmax , 2~ /

xmax , 43⋅~xmax/ . Az őrlemény és a késztermék stacionárius állapotbeli jellemzői a 3.5. táblázatban, az őrle-mények maradék-eloszlásfüggvényei a 3.13. ábrán láthatók.

A numerikus kísérlet a malom túltelítődését – ami ez esetben azt jelenti, hogy legalább 10 egységnyi anyag gyülemlene föl a malomban – jelezte, ha a vágási méret

4

~ /

xmax vagy annál kisebb.

(A paraméterek: Y~=6 (m), u=0.018 (m/s), D=0.009 (m2/s), ~ 0

min =

x (µm), ~

max = x 1000 (µm), Ks=5⋅10-4 (1/s), α=0.5, β=1.3, γ=0.8, =0.48, d=10, Φ ε =107.)

3.5. táblázat. Az őrlemény és a késztermék statisztikai jellemzői a stacionárius állapotban a klasszifikációs függvény vágási méretének függvényében.

A klasszifikációs függvény

Az

Túltelí- Túltelí- Túltelí-tődés dés tődés

630.86 224.43 121.61 143.56

500))

679.81 201.59 222.09 265.14

750))

762.01 205.48 231.26 341.01

A táblázatból kiolvasható, hogy a várakozásnak megfelelően a vágási méret növelése az őrlemény átlagos szemcseméretének a növekedését eredményezi. A 3.13. ábrán látható maradék-eloszlásfüggvények is ezt szemléltetik.

3.13. ábra. A stacionárius állapotban a malom kijáratánál az őrlemények maradék- eloszlásfüggvényei.

Az osztályozó működését sok szerző jellemezte tapasztalati görbével, közülük sokan kaptak jellegzetes „fish-hook” alakúnak elnevezett görbét (Espig & Reinsch, 1996, Galk et al., 1999, Benzer et al., 2001, Braun et al., 2001, Godet-Morand et al., 2002,

Kobayashi et al, 2003). (Az osztályozó működését leíró, ilyen típusú függvényeket Tromp-féle függvénynek is nevezik, melyek speciális esetei a Plitt-, illetve a Lippek-féle függvények (Godet-Morand et al., 2002)). A „fish-hook” alakú klasszifikációs függvények közelíthetők az alábbi T(x) függvénnyel, ha a szemcseméret normált, illetve ~(~)

x

T függvénnyel a tényleges szemcseméret megadásakor.

⎥⎥ ozzák a klasszifikáció

xcut az

oszt lyozót jellem rek, amelyek meghatár s függvény

alak

á ző paraméte

ját (Espig & Reinsch, 1996). A θ=0.1, η=2.3, ~x0=60 (µm) rögzített értékeknél az xcut

~ =250(µm) és az x~ =333 (µm) értékek választásával a 3.14. ábrán látható cut klasszifikációs függvényeket kapjuk.

3.14. ábra. A Tromp-féle klasszifikációs függvények.

A numerikus kísérletben a vágási méreteket rendre ~ /5

xmax , 4~ /

ny paraméterei alábbi értékeinél:

értékek esetén túltelítődés jelentkezett a klasszifikációs függvé θ=0.1, η=2.3,

~0

x =60. A klasszifikációs függvény e választásánál is azt várjuk, hogy a nagyobb vágási méret nagyobb átlagos szemcseméretet eredményez. A numerikus kísérlet igazolta ezt a feltételezést.

(A paraméterek: Y~=6 (m), u=0.018 (m/s), D=0.009 (m2/s), ~ 0

tban a malom kijáratánál az őrlemény

(µm), Ks=5 =0.8, Φ=0.4

A 3.6. tábláza nárius állapo és

a késztermék statisztikai jellemzőit.

⋅10-4 (1/s), α=0.5, β=1.3, γ t tartalmazza a stacio

3.6. táblázat. Az őrlemény és a késztermék statisztikai jellemzői a stacionárius állapotban a klasszifikációs függvény vágási méretének függvényében.

Az őrlemény A klasszifikációs függvény átlagos

3.15. ábra a malom kijáratánál az őrleményre vonatkozó maradék-eloszlásfü A

v

gg-ényeket szemlélteti a stacionárius állapotban.

ikai/műszaki korlátai szabják meg, hogy mennyi anyagot „bír el” a 3.15. ábra. A stacionárius állapotban a malom kijáratánál az őrlemények maradék-

eloszlásfüggvényei.

A malom techn

malom. Ha a malomterhelés túllépné ezt a határt, súlyos üzemzavar következne be. A malom működési paraméterei és az osztályzást leíró klasszifikációs függvény nem kielégítő összehangolása a malombeli anyagmennyiség drasztikus növekedését idézi elő. Példánkban a

T klasszifikációs

függvény túltelítődést, üzemzavart okoz – jelzi a numerikus kísérlet, ha u=0.018 (m/s),

D=0.009 (m2/s). A vágási méret további csökkentése még inkább üzemzavarhoz vezet.

⎥⎥

⎡ ⎛ ~−60 2.3

~ ~ x

választása

⎢⎢

⎣ ⎟⎟

⎜ ⎠

⎝− ⋅ −

⋅ +

=0.1 0.9 1 exp (ln2) 250 60 )

(x T A klasszifikációs függvény

esetén a malomban lév a mennyiség növekedését a 3.16. ábra

osztályozónak ezzel a klasszifikációs függvénnyel jellemzett működése nem feltétlenül

a z a m o

ő nyag szemlélteti. Az

vezet a m lom túltelítődéséhe al m működésének másfajta megválasztásával, ami a konvektív áramlási sebesség és/vagy az axiális diszperziós tényező értékének változásával jár. Ugyanezen az ábrán azt is látjuk, hogy például az u=0.008 (m/s) és a D=0.004 (m2/s) paraméterekkel jellemzett üzemmódban még kisebb vágási méretnél sem, az osztályozó

⎥⎥

⎡ ⎜⎛ ~−60 2.3⎟⎞ (~

~ x

x

T ⎢⎢

⎣ ⎟

⎜ ⎠

⎝− ⋅ −

⋅ +

=0.1 0.9 1 exp (ln2) 240 60

) függvénnyel leírt

működése esetén sem következik be a malom túltelítődése.

3.16. ábra. A malombeli anyagmennyiségek az idő függvényében a malom működési paramétereinek és az osztályozásnak kétféle megválasztása esetén.

Ez a példa is illusztrálja az őrlési folyamat paraméterei, vagyis az őrlőeszköz és az osztályozó készülék paraméterei összehangolásának szükségességét.

ezésképpen le kell állítani a olyamatot.

Lehetséges, hogy a malom bejáratánál, a malom elején gyülemlik fel túlságosan az

anyag. Ilyenkor azt mond z általam tanulmányozott

cirkulációs őrlésnél az e agyobb. Jól törő anyagok

lésekor, ha a vágási méret kicsi, az őrlési folyamat kezdetén a késleltetési idő eltelte után a malom elején a malom befogadó képességéhez gosan sok anyag gyűlhet össze. A kezdeti anyagmennyiség-növekedést az anyagmennyiség fogyása A malom túltelítődésének, megszorulásának elkerülése

A recirkuláció következtében kétféleképpen fordulhat elő, hogy a malombeli anyag-mennyiség egy elfogadható érték fölé emelkedik, és ennek következtében a malom terhelése meghaladja annak műszaki korlátait, követk

f

juk, hogy megszorul a malom. A lső szekció anyagmennyisége a legn re

őr

mérten túlsá

követné, addigra azonban bekövetkezik az üzemzavar. A malom megszorulásához vezet zedik, h zadik szekciói anyagmennyiségei láthatók a 3.17. ábrán, ahol a vízszintes szaggatott

anyag

(A numerikus kísérletben az osztályozás θ=0.1,

ő őrléskor a malom első, ti mennyiségeit.

us

vonal jelzi a szekciók megengedett legnagyobb t a Tromp-féle függvény írta le, ahol η=6.4, 20~

0 = cut

x (µm), ~ =100 (µm), a további paraméterek: =6 (m), u=0.015 (m/s), x

D .

Y~

=0 007 (m2/s), ~ 0

min =

x (µm), 1000~

max = x , Φ=0.48, d=10, ε =1 7

(µm), Ks=8⋅10-3 (1/s), β=1.3,

γ=0.8 .)

A ma m megszorulása elkerülhető az o

-ség megváltoztatásával.

α=0.5, 0

lo sztályozás vagy a beadagolt friss anyagmennyi

3.17. ábra. A zárt foly atos őrlés esetén az első, a tizedik, a huszadik

szekció mennyiségei az idő en.

3.18. ábra. A zárt folyam

esetén a malombeli anyag mennyisége az idő függvényében, az osztályozástól am

függvényéb

atos őrlés

függően.

A másik üzemzavar, a túltelítődés, akkor következik be, amikor az őrlés kezdetétől mennyiség a malomban folyamatosa a a malom befogadóképességét. Ezt uk a 3.1 n. Előfordulhat, hogy a stacionárius állapot a kezdeti

va suló st

gválasztása övetkezményét – amikor a Tromp-féle klasszifikációs függvény vágási méret paramé-terei az

számítva a késleltetési idő elteltével az anyag n

növekedik mindaddig, amíg meg nem haladj a

jelenséget látj 6. ábrá

telítettségi szintnél jóval magasabb, de még megengedett szinten következik be. Az elfogadható és az annál nagyobb telítettségi szinten meg ló acionárius állapotokat szemlélteti a 3.18. ábra.

A túltelítődés elkerülhető – a beadagolt friss anyagmennyiséget konstansnak véve – a klasszifikációs függvény megfelelő választásával, amint azt a 3.5. és a 3.6. táblázatból látjuk. A malombeli anyagmennyiségre nézve az osztályozás kétféle me

k

xcut

~ =250 (µm) és az x~ =750 (µmcut trálja a 3.18. ábra, ahol jól látható, hogy az utóbbi választásnál lényegesen kisebb a malom terhelése.

(A további p

) – illusz

araméterek: θ=0.1, η=2.3, ~x0=60 (µm), Y~=6 (m), u=0.018 (m/s),

= 2/s),

D 0.009 (m ~ 0

min =

x (µm), 1000~

max =

x (µm), Ks=5 -4 (1/s), α=0.5, β=1.3,

γ= 8, d=10, .)

A és elkerülésének egy másik lehet adagolt szemcsék

m nek cs tése. A őrlési fo tról a n lyamatra való át-téréssel – mint egy további lehetőséggel – ugyancsak kivédhető a túlterhelés.

⋅10 107

ε = 0.8, Φ=0.4

túlterhel ősége a friss be

ennyiségé ökken zárt lyama yílt fo

A m lítettsé re vo lőírás bevéte

A zárt őrlésko tályozó szatérít méretű sék és riss

őrle yag eg l össz e kerü őrlésr lomba. Olykor a

visszatérített és a beadagolt a nyisé nagym anyag

g-övekedést idézne elő, amely az őrlőkészülék műszaki korlátaiba ütközne. A malomba juttatandó anyagmennyiség szabályozható például úgy, hogy az egy előírt értéken maradjon. Ilyen korlátozást fejez ki a 2. fejezetben a (2.11) alatti feltétel. A malombeli

anyagmennyiség el gy a friss őrlendő

szemcsék mennyiségét csökkentik a visszatérített szemcsék mennyiségével. Egy alom te gi szintjé natkozó e figyelem le

r az osz ból vis ett nagy szemc a még f

ndő an ymássa ekeverv lnek be e a ma

nyagmen g olyan értékű mennyisé

nyagmen g olyan értékű mennyisé