Úprava velikosti částic. Teorie rozmělňování. Snížení velikosti částic. Rittingerův zákon (1867) Spotřeba energie

Transkript

1 Úprava velikosti částic Důvoy pro snížení velikosti částic možnost přesnějšího ávkování zvýšení specifického povrchu rychlejší rozpouštění, sušení lepší tokové vlastnosti, lisovatelnost Zvýšení velikosti částic snížení stlačitelnosti, zlepšení tokových vlastností fixace homogenity u sypkých směsí Úprava velikosti částic Rozmělňování nížení velikosti částic Procesy rozmělňování pole vstupujících částic Hrubé = 0 00 cm (rtiče, řezačky) tření = 0 cm (mlýny, struhačky) Jemné = 0, cm (mlýny) elmi jemné (koloiní mlýny) Rozmělňování Proces s velmi neefektivním využitím energie Teorie rozmělňování Pevná látka (krystal) Molekuly jsou uspořáány ve struktuře (krystalové mřížce) na jejíž rozrušení je třeba vynaložit energii Tah íla mezi ionty Meziatomová vzálenost Meziatomová vzálenost Tlak tření meziatomová vzálenost potřeba energie Rittingerův zákon (867) Fragmentace energie přibližně úměrná vznikajícímu povrchu fragmentace probíhá ve strukturních poruchách Ztráty elastická eformace částic kompaktace částic tření plastická eformace částic Přepokla potřeba energie úměrná vytvořenému povrchu Ovození z objemu a povrchu částic k k k k N

2 Rittingerův zákon (867) Rittingerův zákon (867) Nově vytvořený povrch N Nově vytvořený měrný povrch spec spec k k m k k k k k s Integrální forma K R... Rittingerova konstanta f c... pevnost materiálu v tlaku [N.m - ] Difereciální forma Aplikace E C K E C f c U běžných velikostí přepovíá příliš malou energii honý pro popis velmi jemného mletí p < 0,05 mm R Kickův zákon (885) Přepokla potřeba energie úměrná poměru velikostí částic Ovození iferenciální formy (spojitý proces) E C E C lim 0 Kickův zákon (885) Integrální forma ymboly E C ln K K... Kickova konstanta Aplikace K K f ln c přepokla nereflektuje skutečnost, že menší částice se rozmělňují hůře vhoný pro popis rcení a hrubého mletí p > 50 mm Griffithova teorie namáhaném tělese se akumuluje energie (eformační energie, eformační práce) Deformační energie není rozložena homogenně Koncentruje se na poruchy ve struktuře materiálu, krystalu Koncentrační faktor L, R poélný a příčný rozměr poruchy Fragmentace probíhá šířením poruch za pomínek Deformační energie je větší než nárůst povrchové energie způsobený fragmentací materiálu existuje porucha, která by se mohla šířit šechny materiály za normálních pomínek obsahují poruchy Limitní velikost poruchy ostatečné pro šíření ovlivňuje konc. faktor Bonův zákon (95) Poloempirický, oveřený na řaě materiálů ymboly K B... Bonova konstanta f c... pevnost materiálu v tlaku [N.m - ] Aplikace E C pro popis běžného mletí 0,05 mm < p < 50 mm K f B c

3 Bonův zákon (95) Integrální forma E C Diferenciální forma E Praktická forma W pracovní inex C K f B c 0 0 E W práce pro snížení velikosti z nekonečna na 00 μm velikost se uvažuje na 80 % prosevného poílu Energie potřebná na rozmělnění (zobecnění) Obecná závislost ymboly E Kf c n... velikost částice E... energie K... konstanta n... řá procesu f c... pevnost materiálu Rittinger n =, K = K R Kick n =, K = K K Bon n =,5, K = K B Porovnání zákonů a oblast platnosti Obecné zákonitosti rozmělňování tupeň rozmělnění s D průměr hrubých částic pře rozmělněním průměr hrubých částic po rozmělnění Energie potřebná na rozmělnění Závisí na velikosti částic Účinnost rozmělňování nízká: 80 % D s pro návrh procesu nutný experiment s aným materiálem v aném typu rozmělňovače Mechanismy rozmělňování Mechanismy rozmělňování Namáhání mezi věma povrchy částice částice nebo částice povrch zařízení nízké rychlosti 0,0 0 m.s - rcení oprovázené otěrem Namáhání nárazem na povrch částice částice nebo částice povrch zařízení vysoké rychlosti 0 00 m.s - nárazová fragmentace oprovázená otěrem Namáhání působením nosného méia

4 Čelisťový rtič Kuželový rtič Klaivový mlýn FitzMill Comminutor mlýn na principu klaivového mlýnu pro farmacii elmi univerzální pole typu klaiv Proukuje ostré částice (výrazné hrany) Kolíkový mlýn Kulový mlýn v c gr 4

5 álcový mlýn Koloiní mlýn Koloiní mlýn pracuje za mokra velmi jemné mletí úzká istribuce velikosti částic v prouktu Perlový (pískový) mlýn Fluiní mlýn (mikronizér) Mletí ve formě suspenze (slurry) Mletí probíhá roztíráním materiálu v loži písku, kuliček, atp. rážky částic uveených o vysoké rychlosti Mechanismy rozmělňování olba metoy rozmělňování pole materiálu měr namáhání Komprese třih (Tah) Způsob aplikace síly přímé rozmělňování válcový mlýn, čelisťový rtič rozmělňování ve vrstvě (méně účinné komprese vrstvy) kulový mlýn Napětí materiálu Plastická eformace Elastická eformace lom Namáhání (tlak) Tažné materiály výrazná plastická eformace snižování vel. částic řezání strouhání Křehké materiály snižování vel. částic rtiče mlýny 5

6 Zvláštní požaavky na aparáty Zvláštní požaavky na aparáty Pole vlastností zpracovávané látky velmi tvrá (zpravila křehká a abrazivní) nízkorychlostní, nízkokontaktní apatáty plastická, vláknitá neúčinkuje náraz, tlak, aplikace střihu, kryomletí vlhká, kohezní špatné tokové vlastnosti, zpracování za mokra teplotní citlivost nevhoné tření, vhoné zpracování za vlhka lepkavá kvůli úržbě je lepší jenouché zařízení Pole vlastností zpracovávané látky kluzká rcení bue neúčinné kvůli nízkému tření výbušná nutná inertní atmosféra zraví školivá obré ohraničení procesu, bezprašnost Distribuce velikosti částic prouktu Empirické stuium na zařízení Preikce velikostní tříy částic j pecifická rychlost rozmělňování částice velikosti j jak rychle se částice různých velikostí rozpanou něco jako rychlostní konstanta [s - ] b i,j Distribuční funkce rozmělňování jaké vzniknou částice při rozpau částice velikosti j pravěpoobnost, že z částice velikosti j vznikne částice velikosti i [procenta] Distribuce velikosti částic prouktu Distribuce velikosti částic prouktu Mletí s uzavřeným okruhem U mlýnů které negarantují maximální velikost částic se vřazuje klasifikátor (síto nebo cyklón) m i m i i t Zánik částic velikosti i rozpaem a b jsou charakteristikami mlýnu Nutné jejich experimentální stanovení Mohou záviset na pomínkách provozu (třeba frekvenci rotace) i j b i, j m j znik částic velikosti i rozpaem částic velikosti j j 6