Теоретические основы процесса движения жидкости в гидравлическом горизонтальном классификаторе

Abstract

Ввиду несоответствия качества природных нерудных песков, по набору основных контролируемых физико-механических свойств, действующим нормам к конечной продукции требуется переработка исходного сырья. Как правило, первичная переработка предусматривает, в том числе, отделение от песка мелких, пылеватых, глинистых, илистых (диспергированных) примесей. Наиболее предпочтительным устройством, позволяющим эффективно выделять мелкодисперсные примеси, может служить классификатор гидравлический горизонтальный. Процесс гравитационной переработки зернистых материалов в горизонтальном потоке пульпы сопровождается течением несущего потока в пределах разнонаклонных поверхностей, а также оттоком вниз сгущенной пульпы. Для корректного описания процесса разработана математическая модель движения потока в проточной части классификатора, с применением уравнения Эйлера для идеальной (невязкой) жидкости. В результате математического моделирования получены теоретические зависимости для скорости и ускорения потока, разделенного на характерные участки: разделения, осаждения, истечения. Целью работы явилось разработка математической модели движения несущего горизонтального потока на участках разделения, осаждения и истечения проточной части классификатора гидравлического горизонтального. Разработанная математическая модель позволяет получить значения скоростей и ускорений потока в характерных участках процесса, это позволит обосновать рациональные параметры устройства, применяемого для гравитационной переработки зернистых материалов.

У зв’зку з невідповідністю якості природних нерудних пісків, з набору основних фізіко-механічних властивостей, діючим нормам до кінцевої продукції необхідна переробка вихідної сировини. Як правило, переробка передбачає, у тому числі, відділення від піску мілких, пилуватих, глинистих, мулистих (диспергованих) додатків. Найбільш переважним пристроєм, який дозволяє ефективно виділяти дрібнодисперсні домішки, може служити класифікатор гідравлічний горизонтальний. Процес гравітаційної переробки зернистих матеріалів в горизонтальному потоці пульпи супроводжується протіканням несучого потоку в межах різнопохилих поверхонь, а також відтоком донизу згущеної пульпи. Для коректного опису процесу розроблена математична модель руху потоку в проточній частині класифікатора, із застосуванням рівняння Ейлера для ідеальної (нев'язкою) рідини. В результаті математичного моделювання отримані теоретичні залежності для швидкості і прискорення потоку, розділеного на характерні ділянки: розділення, осадження, витікання. Метою роботи стала розробка математичної моделі руху несучого горизонтального потоку на ділянках розділення, осадження і витікання проточної частини класифікатора гідравлічного горизонтального. Розроблена математична модель дозволяє отримати значення швидкостей і прискорень потоку в характерних ділянках процесу, це дозволить обґрунтувати раціональні параметри пристрою для гравітаційної переробки зернистих матеріалів.

As quality of natural non-metallic sands does not meet current norms set for the end products by their controlled physical and mechanical properties it is necessary to pre-process the feedstock. As a rule, the primary processing assumes separation of the fine-grained, clay and silty (dispersed) impurities from the sands. The most preferable device is a hydraulic horizontal classifier which effectively separates the fine-grained purities. The process of gravity processing of granular materials in the horizontal pulp stream is accompanied with a bearing stream flowing on the surfaces inclined at different angels and with the outflow of the thickened underflow. In order to correctly describe the process, a mathematical model of the stream flowing in the channel of the classifier was designed with the use of the Euler equation for an ideal (nonviscous) liquid. The mathematical model showed theoretical dependences between the flow speed and acceleration. The flow was divided into specific stages: separation, sedimentation and outflow. The purpose of this work was to design a mathematical model of the bearing horizontal stream flowing in the channels of the hydraulic horizontal classifier at the separation, sedimentation and outflow stages. The created mathematical model allows to specify values for the stream speeds and accelerations at specific stages of the process and to ground rational parameters for the device used for the gravity processing of the granular materials.