Теоретические основы воздушной сепарации зерновых смесей

РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

Теоретические основы воздушной сепарации зерновых смесей

Скорость воздуха в аспирационных каналах сепаратора должна быть такой, чтобы с воздухом уносились легкие примеси, но при этом не захватывалось полноценное зерно. Поэтому скорость воздуха должна быть несколько меньшей, чем скорость витания v_B — скорость воздуха (м/с), при которой частица витает (зависает), не падая и не поднимаясь. При расчете используем литературный источник 2.

На частицу, находящуюся в вертикальном воздушном потоке действуют:

• сила тяжести:

G = m·g, Н (4.1)

где m – масса частицы, кг;

g – ускорение свободного падения, м/с², g = 9,8 м/с²;

• сила сопротивления воздуха:

, (4.2)

где ζ – коэффициент сопротивления, зависящий от аэродинамических свойств частицы (для ячменя, пшеницы и ржи ζ ,- 0,2...0,22); ρ– плотность воздуха, кг/м²; F - миделево сечение (площадь сечения частицы в плоскости, перпендикулярной направлению ее движения в воздушном потоке), м²; v₀ – относительная скорость движения частицы в воздушном потоке, м/с.

Если G > R, то частица падает вниз; если G < R, то частица поднимается вверх, а если G = R, то частица витает в воздухе. При этом относительная скорость движения частицы в воздушном потоке v₀ равна нулю, а скорость движения воздуха равна скорости витания v_B. Поскольку при витании частицы в воздухе mg = ζ·ρ·F·v₀², то скорость витания (м/с) равна:

v_B² = m·g/ζ·ρ·F, м/с (4.3)

Для зерна ячменя, пшеницы и ржи скорость витания колеблется от 8,5 до 11,5 м/с, а скорость воздуха в воздушных сепараторах составляет 6...8 м/с.

Принципиальное устройство воздушного сепаратора показано на рис. 11. Лег­кие примеси отделяют от зерна потоком воздуха следующим образом. Зерновую смесь подают в приемную камеру 1, откуда оно поступает в аспирационный канал 2, в котором навстречу зерновому потоку движется воздух, захватывая с собой легкие примеси (относы) в осадочную камеру 4. Примеси осаждаются на дно осадочной камеры и выводятся из нее винтовым конвейером 3, а запыленный воздух засасывается вентилятором через штуцер 5.

Осаждение примесей в осадочной камере происходит потому, что при увеличении площади поперечного сечения воздушного канала скорость воздуха обратно пропор­ционально уменьшается. А, следовательно, уменьшается и сила сопротивления воздуш­ного потока, причем в гораздо большей степени. Например, если в аспирационный канал 2, площадь поперечного сечения которого F₁, поступает воздух с объемным расходом Q = F₁ v₁, то такой же объемный расход воздуха Q = F₂v₂ поступает и в осадочную камеру 4, площадь поперечного сечения которой F₂. Отсюда F₁v₁ ⁼ F₂v₂. Следовательно, во сколько площадь поперечного сечения осадочной камеры F₂ боль­ше площади поперечного сечения аспирационного канала F₁, во столько раз скорость воздушного потока в осадочной камере v₂ меньше его скорости v₁ в аспирационном канале.