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
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) |
|
\ѵ2—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 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
_Г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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 |
(в |
|
рассматриваемом |
||||||||||
влагосодержания около 1 г/г) |
воздух входит в систему и замещает |
138