Файл: Власов В.П. Технология производства кускового торфа [учеб. пособие].pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 08.07.2024

Просмотров: 84

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Формулой (107) можно пользоваться для вычисления коэффи­ циента объемной усадки при любой переработке, какая будет осуществлена в процессе производства или в лабораторных ус­ ловиях.

Данные, приведенные в табл. 18, не исчерпывают тех случаев, какие могут встретиться в расчетах. Действительно, совсем нет никаких данных, касающихся величины коэффициента объемной усадки для той переработки, какую обеспечивают комбайны фрезформовочного способа производства кускового торфа, не от­ ражена в этом отношении и переработка торфа различными перерабатывающими устройствами, установленными на разных торфодобывающих экскаваторах.

Рекомендуется в необходимых случаях исследовать гидроста­

тическим взвешиванием

изменение плотности

торфа

в

про­

цессе его сушки, а затем,

воспользовавшись формулой

(91),

по­

строить

график e=f(W) для определения

углового коэффициента

ß этой

линейной

функции.

Упомянутый график

послужит также

для определения

величины

е0 по формуле

(97)

и у0 по формуле

(98). После подстановки значения коэффициента объемной усадки по уравнению (107) в уравнение (101) получается новое урав­ нение для объема торфа, изменяющегося в процессе сушки,

Ѵ = Ѵ0 + Ѵсух№

(108)

или, приняв во внимание равенство (103),

 

ѵ

= Ѵ с у х

(? 7 + ßr)'

(109)

Здесь ß можно рассматривать

как коэффициент

объемной

усадки.

 

 

(109)

 

Производная функции уравнения

 

 

= Vcyxß =

const,

(110)

 

d\V

1

 

 

 

 

dV

 

 

 

ß =

"су х

 

(Hl)

 

 

 

 

Сравнение формул

(111) и

(102)

показывает, что k и ß разли­

чаются только знаменателями. Максимальное значение ß, которо­ го этот коэффициент достигает при максимально возможной пере­ работке торфа, можно определить по формуле

С переработкой торфа коэффициент объемной усадки и угло­ вой коэффициент увеличиваются.

Следовательно,'

133


Выше было установлено, что &тах= — и отмечено, что с уве-

Д

лпчением степени переработки количество газовой фазы в торфе уменьшается и Ѵ0 стремится к 1/СуХ. В таком случае согласно уравнению (103) можно заключить, что уо с переработкой торфа стремится к р. Из приведенного выше равенства следует, что

ßn..x = *max-

О 12)

Таким образом, коэффициент объемной усадки и угловой коэф­ фициент линейного участка функции s=f(W) при большой меха­ нической переработке торфа стремятся к одному и тому же пре­ делу:

ßmax = -дf .

( И З )

С. В. Курдкамов установил, что после шестикратной переработ­ ки торфа в мясорубке дальнейшее его диспергирование не дает ощутимых изменений физико-механических свойств системы. Уг­ ловые коэффициенты можно определить по графику (см. рис. 65). Сравнение этих коэффициентов для весьма значительно перера­ ботанного торфа с их предельными величинами приведено ниже:

П р о б ы т о р ф а . . • .................................

1'

2 '

3'

ß ..................................................................

1,63

1,51

1,39

р / Д .............................................................

1,67

1,56

1,49

Действительно, большая механическая переработка торфа при­ ближает ß к его пределу.

§49. Изменение удельного объема кускового торфа

впроцессе его сушки

Удельный объем торфа (обратная величина плотности) с изме­ нением в процессе сушки относительной влажности изменяется линейно. Можно доказать, что это положение справедливо. Из уравнения (91) следует, что

= р (1 + W)

(114)

1+Е

 

Если заменить е по уравнению (99) и влагосодержание относи­ тельной влажностью по формуле

W =

w

w

, Г/г,

100 -

 

то после преобразований получается

— =

- ---- ß — ) — .

(115)

У

То \ То 9 J 100

 

134


1

Это уравнение прямой. При ву= 0 —^— = — .При ад = 100%.

Ѵц)=о

Ѵо

1

(116)

■',№=100%

 

Линейный характер уравнения (115) справедлив для процесса сушки кускового торфа до тех пор, пока линейным будет измене-

Рис. 66. График объемов сухого вещества, воды и газа, составляющих удель­

ный объем торфяного куска.

Медиум-торф степенью

разложения 20%, пере­

 

работан

в прессе

р = 1,67 г/см3, уо=0,362

г/см3, ß=li,3

ние

коэффициента

пористости. На рис.

66

показана зависимость

=/(ш ), построенная применительно

к торфу, характеристика

То которого приведена ниже и обозначена на рис. 64 цифрой 1. Ве­

личина уо определяется по уравнению (98). Точка С на оси орди­ нат, соответствующая обратной величине плотности сухого веще­ ства, соединяется с точкой D, имеющей абсциссу эд=100% и ор­

динату — (А — плотность воды).

Д

С переработкой торфа положение прямой AB будет изменяться: она будет вращаться вокруг точки Е, приближаясь к положению прямой CD. Влияние диспергирования торфа на положение пря­

мой — =f{w) обусловлено тем, что с переработкой увеличи­ те

135

ізается объемная усадка кусков в процессе сушки. Если бы пріі некоторой, весьма большой переработке частицы сухого вещества, сближаясь в процессе сушки, заняли бы в абсолютно сухом со­ стоянии торфа весь объем куска, без каких бы то ни было пор, то это означало бы совпадение точки /1 с точкой С и точки В с

точкой D.

Между прочим,

из сказанного

следует, что

ß—

(фор-

мула 116)

не может быть

I

 

р

 

больше — . Таким образом, график

(см. рис. 66) еще раз убеждает в том, что

 

 

 

 

 

_Р_

 

 

 

 

 

ßrnax

 

 

 

 

 

Д

 

 

 

Построение графика заканчивается

соединением

точки С с

точкой F,

которой соответствуют координаты — =0 и

оу=

100%.

 

 

 

V

 

 

В таком виде график можно рассматривать как диаграмму, кото­ рая для любой влажности указывает на объем сухого вещества, воды и газа, составляющих удельный объем торфа.

Легко убедиться, что зависимость

Ѵфух = Дш) — прямая CF на

рис. 66.

 

 

 

Масса системы Р = Ѵсух Pd + W).

 

относительной

влажностью

После замены влагосодержання

 

получается

 

 

 

Р_

Р

W

(117)

Vсух —

р

’ 100

Р

 

Поскольку рассматривается удельный объем торфа, величина

Р принимается равной единице массы. Пользуясь формулой (117),

можно для любой влажности найти

объем сухого

вещества, со­

ставляющий часть удельного объема.

 

Теперь нужно убедиться в

том, что зависимость суммы объемов сухого вещества и воды в

удельном

объеме системы

(прямая

CD)

также является ли­

нейной.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Очевидно,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где Ѵп— объем воды,

^сухР +

 

=

Р,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

У„ =

Р W

 

 

 

(118)

 

 

Д 100

 

 

Сумма

равенств (117)

и (118)

составляет

W

 

 

1/сух

 

 

 

J ______ 1_

 

 

 

 

 

Р

 

А

100.

 

 

 

 

 

 

 

 

Уравнение прямой CD при Р 1

 

 

 

 

 

 

Е Сух + Ѵв

 

1

/ 1

 

1

\

££І

(119)

 

Р

~

р

\

р

Д /

100

 

 

136


Что касается объема газовой фазы в торфе, то линейное изме^ некие его в процессе сушки (прямая АЕ) при относительной влажности ш<50% может нарушиться. Тогда объем газовой фазы будет измеряться отрезком ординаты между прямой СЕ и кривой 1. Таким образом, рис. 66 действительно можно рассматривать как график, указывающий на величины объемов сухого вещества, воды и газа, составляющих удельный объем торфа.

Привлекает внимание точка Е на рис. 66. Опустим из этой точки ординату на ось абсцисс. Влажность w2- з отражает начало (в процессе сушки) проникновения газовой фазы в систему. Ин­ декс 2—3 при w означает, что торф при этой влажности можно рассматривать, с одной стороны, как трехфазную систему, которой соответствует полученное выше уравнение (99) коэффициента по­

ристости, и, с другой стороны,

как

двухфазную, для которой

уравнение коэффициента пористости

согласно

формулам

(87) и

(104) будет иметь вид

 

 

 

 

8 =

-2-W.

 

 

(120)

 

А

 

 

 

Подставив знак равенства между правыми частями уравнений

(99) и (120) и решив полученное равенство

относительно

И72_3,

получим

 

 

 

 

1ѵ/

А (р— То)

 

(121)

2—3 —

,

, rt4 .

 

 

Ѵо (Р —Aß)

 

 

Этим уравнением можно пользоваться при решении практиче­ ских задач, когда требуется определить влажность, соответствую­ щую моменту перехода двухфазной системы в трехфазную.

§50. Объем газа в кусковом торфе и его изменение

впроцессе сушки

Объем газа в торфе в общем виде

 

Ѵг = Ѵ - (Ч сух + У8),

р

рсух(1+ ІѴ7)

но V = — =

—------------

У

V

 

р

Объем сухого вещества Ѵсуі= —сух , из определения же влаго-

рР

содержания следует VD= - ^ W- Объем газа в торфе, содержащем

1 г сухого вещества,

Ѵг

_

1 + \Ѵ _

A + рГ

( 122)

 

 

 

 

Р с у х

 

V

рД

 

Для относительной влажности

 

 

Ѵг

_

100А — y w ___1_

(123)

Рсух

 

Ду (100 — w)

р

 

 

9 В. П. Власов

137


Ниже приводится формула (124) для определения количества газа в 1 г торфа, содержащего воду. Объем газа определяется по формуле (86) с использованием равенства (91). Принимается во внимание объем сухого вещества, который определяется по приве­ денной ниже формуле, получающейся из формулы (88),

 

 

 

У с у * - ' р(1+Г)

 

 

 

 

 

 

Объем же воды в формуле (86)

заменяется правой

частью

равенства,

 

 

Р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 +

117

Д

 

 

 

 

 

вытекающего из определения влагосодержания.

 

 

 

 

После преобразований получается

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Уг= — -

Д + р \Ѵ

 

 

 

 

(124)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Y

 

рД (1+117)

 

 

 

 

 

Для относительной влажности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

У

г

- - -

юод

 

100

w

 

 

 

(125)

 

 

 

ШОр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Из формулы (122) легко можно получить формулу (126) для

определения объема

газовой

фазы

в 1 см3

трехфазного

торфа.

Для

этого достаточно умножить

обе

части

равенства

 

(122)

на

Y .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1+Г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^

=

1 -

V (А +

РГ )

см3

 

 

 

(126)

 

V

 

рД (1 +

 

117)

см3

 

 

 

 

Для относительной влажности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

_Ѵ=

1, — у . ЮОД +

(р — Д) щ

см3

 

 

 

(127)

 

V ~

*

Г

ЮОДр

 

гм3" ‘

 

 

 

В работе [1] имеется ряд формул, которыми можно

 

пользо­

ваться при определении массы и объема

сухого

вещества

и воды,

а также объема газа

на

1 г или

1

см3 торфа,

содержащего

воду

и на 1 г или 1 см3 сухого вещества. Формулы

(правые

части их)

приведены в табл. 19.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По формуле (123) вычислен объем газа в торфе, для

которо­

го на рис. 64 изменение плотности отражает кривая 1.

 

 

 

Расчет выполнен для ряда точек кривой у —f(w).

 

 

 

По результатам расчета на рис. 67 показан график изменения

объема газа в торфе, содержащем

 

1 г

сухого

вещества.

Этот

график позволяет сделать следующие выводы.

 

опыте до

1. В процессе сушки торфа

 

рассматриваемом

влагосодержания около 1 г/г)

воздух входит в систему и замещает

138