pomiar energii kruszenia za pomocą dwuwahadłowego aparatu

POMIAR ENERGII KRUSZENIA ZA POMOCĄ
DWUWAHADŁOWEGO APARATU ROZDRABNIAJĄCEGO
Opracowanie: dr inż. Urszula Kaźmierczak
mgr inż. Tomasz Wojtaszek
L Informacje wprowadzające
Celem ćwiczenia jest pomiar energochłonności rozdrabnia za pomocą
dwuwahadłowego aparatu rozdrabniającego. Na rys. l. pokazano schemat dwuwahadłowego
aparatu rozdrabniającego.
Opis techniki eksperymentalnej
Próbka skalna, uderzona przez podniesione wcześniej na wysokość ho wahadło czynne,
pochłania część energii na rozdrabnianie, a niewykorzystaną jej część przekazuje do wahadła
biernego odchylając je i podnosząc na wysokość h;. Pewna część energii tracona jest również na
odkształcenia niesprężyste, tarcie oraz energię kinetyczną cząstek. Bilans energii procesu jest
następujący:
Er = Eo - (Eo – E1) – (E2 + E3) = E1 – E2 – E3
Gdzie:
Er - energia rozdrabniania
Eo - mgho = mg(L - L cos(α0)) - energia potencjalna wahadła czynnego
E1 - energia wahadła biernego po zderzeniu bez próbki
E2 - energia wahadła biernego po zderzeniu z próbką
E3 - energia wahadła czynnego po zderzeniu z próbką
m - 100,8 kg - masa każdego z wahadeł
g - przyspieszenie ziemskie
L =2 - długość wahadła, m
αi- kąt wychylenia wahadeł: i = 0 - czynnego przed zderzeniem, l - biernego przy zderzeniu bez
próbki, 2 - biernego przy zderzeniu z próbką, 3 - czynnego po uderzeniu próbki.
Energia rozproszona wyznaczana jest przez zderzenie wahadeł bez próbki. Przy zderzeniu
idealnie sprężystym energia E3 jest równa 0, przy zderzeniu niesprężystym wahadło czynne w
trakcie zderzenia podąża za odchylanym wahadłem biernym. Ilość tej energii wynosi E3 >0.
Straty energii rozproszonej w formie dźwięku i ruchu cząstek są niemierzalne w tej metodzie i
pomijane w bilansie energetycznym.
Stosunek energii (E1 + E3)/ Eo jest sprawnością aparatu. Określa się ją z serii zderzeń „na
sucho" i w dalszych analizach oraz obliczeniach wykorzystuje się zależność funkcyjną E1 =
f(Eo). Funkcję tę zidentyfikowano jako liniową ze współczynnikiem nachylenia 0,915.
Mierzenie energii odbywa się przez pomiar kąta wychylenia wahadeł rejestrowanego
przez układ elektro-optyczny. Sygnał analogowy przetwarzany jest na cyfrowy przez
przetwornik i obrabiany przez specjalny program komputerowy. Układ pomiarowy śledzi
zachowanie się wahadeł w trakcie .eksperymentu i określa maksymalne położenia tych wahadeł.
Przebieg tego procesu może być obserwowany na ekranie komputera. Wartości kątów są
zapisywane do pliku w formacie tekstowym. Dalsza obróbka i analiza eksperymentu odbywa się
później za pomocą specjalnego programu komputerowego.
II. Aparatura, urządzenia i materiały
1. Dwuwahadłowy aparat rozdrabniający
2. Zestaw sit laboratoryjnych - 0, 2, 4, 8, 12, 18 mm
3. Próbka kruszywa - granit, 3 próbki
III. Przebieg ćwiczenia
1. Przygotowanie kruszywa do badań
- zmierzenie średnicy próbek
- zważenie próbek
2. Wykonanie pomiaru
3. Przeprowadzenie analizy sitowej
4. Opracowanie wyników
IV. Opracowanie wyników
Sprawozdanie powinno zawierać:
- opis eksperymentu
- obliczenie sprawności aparatu
- obliczenie energii rozdrabniania z bilansu energetycznego i według metody Bonda porównać
wyniki parametru z energią obliczoną wzorem Bonda
- opracowanie wyników
- wnioski
Równanie Bonda
Gdzie
XN, XP- 80%ziarno N - nadawy, P - produktu
C = 10 Wi
w celu obliczenia energii rozdrabniania według zależności Bonda należy przyjąć za 80% ziarno nadawy
arytmetyczną średnicę próbki. Indeks pracy dla granitu wynosi 16,68 kWh/Mg, dla bazaltu 18,85
kWh/Mg.