4.1. Визуальный анализ траекторий движения мелющей загрузки

В данном разделе приведено визуальное сравнение траекторий движения ме­лющих тел, полученных в результате численного моделирования и лабораторных экспериментов.

Проанализировав рисунки4.1,а и б, которые соответствуют движению мелю­щих тел при нулевом уровне варьируемых факторов, можно сделать вывод, что траектории движения мелющих тел совпадают при проведении численного и ла­бораторного экспериментов.

Таблица 4.1

Полученные результаты экспериментальных исследований

96

97

Рисунок 4.1 Стоп-кадр движения мелющих тел в барабане мельницы

при φ = 0,3, ψ=0,76, l=30° (12 шт.), h=16мм: а) численный и б) лабораторный эксперимент

Также это подтверждается тем, что при изменении частоты вращения барабана мельницы φот 0,66 (рисунки4.2,а, б) до 0,86 (рисунки4.2,в, г) от критической, наблюдается сходство стоп-кадров, а конкретнее угла отрыва, угла падения и ма­лоподвижного ядра мелющей загрузки.

Рисунок 4.2 Стоп-кадр движения мелющих тел в барабане мельницы при:

а) численный эксперимент, б) лабораторный эксперимент

Аналогичное сравнение было проведено при варьировании фактора коэффи-

циент загрузки мелющими телами барабана мельницы (рисунок4.3).

На рисунках4.3,а-г, отчетливо наблюдается водопадный режим движения ме­лющей загрузки. Постоянно некоторая часть мелющих тел находится на траекто­риях свободного падения. Также видно, что в центральной части (ядре) мелющей загрузки происходят разрывы между шарами и образуются пустоты, что отрица­тельно влияет на эффективность измельчения.

С увеличением коэффициента загрузки возрастает малоподвижное ядро, а ха­рактер движения становится смешанным, часть мелющей загрузки перекатывает­ся (рисунки4.3,д-з). Некоторое количество мелющих тел скапливается на пяте, о которую происходит удар шаров после свободного падения.

При дальнейшем анализе результатов экспериментальных исследований пред­лагается использовать стоп-кадры движения мелющей загрузки, полученные в численном эксперименте с целью пояснения зависимостей функций откликов от варьируемых факторов. Кроме того, анализ результатов численного моделирова­ние позволяет показывать на стоп-кадрах любое сечение мельницы вдоль оси ба­рабана, что является большим преимуществом, так как при проведении лабора­торного эксперимента это невозможно.

Описанный выше анализ также позволяет в дальнейшем корректно сравнивать результаты, полученные в ходе проведениях численных и лабораторных экспери­ментов, а также не сомневаться в достоверности результатов численного модели­рования при выполнении расчетов движения мелющих тел в мельницах промыш­ленного масштаба.

Таким образом, на стадии проектирования поперечного и продольного профи­ля внутренней поверхности барабана мельницы с помощью численного модели­рования движения мелющих тел стало возможным выбрать высоту выступов профиля футеровки и шаг их установки. При этом визуально можно изучить тра­екторию движения мелющих тел и оценить энергетическую эффективность про­цесса измельчения, а также дать прогноз интенсивности износа футеровки и ме­лющих тел.

99

Рисунок 4.3 Стоп-кадр движения мелющих тел в барабане мельницы при: а), б) φ = 0,2, ψ=0,76, l=30° (12 шт.), h=16мм;

в), г) φ = 0,25, ψ=0,76, l=30° (12 шт.), h=16 мм;

д), е) φ = 0,35, ψ=0,76, l=30° (12 шт.), h=16 мм;

ж), з) φ = 0,4, ψ=0,76, l=30° (12 шт.), h=16 мм.

4.2.