ИССЛЕДОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ ХЛОПКА-СЫРЦА В ОТВОДЕ ПНЕВМОТРАНСПОРТА

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассматривается движения хлопка-сырца в системе пневмотранспорта. Было определено, что заготовка хлопка-сырца, его хранение, непрерывный технологический процесс, перемещение сырья и готовой продукции в цехах и на территории хлопкоочистительного завода проводятся с использованием большого количества разнообразных транспортных средств, в частности пневмотранспортных средств. Также было изучено, что в зависимости от соотношения сил инерции и центробежной силы, были изучены три случая движения материла в отводе.

ABSTRACT

This article discusses the movement of raw cotton in the pneumatic transport system. It was determined that the harvesting of raw cotton, its storage, a continuous technological process, the movement of raw materials and finished products in the shops and on the territory of the cotton gin are carried out using a large number of various vehicles, in particular pneumatic vehicles. It was also studied that, depending on the ratio of the forces of inertia and centrifugal force, three cases of material movement in the branch were studied.

Ключевые слова: пневмотранспорт, отводы пневмотранспорта, сыпучие материалы, всасывающий тип, нагнетающий тип, всасывающее-нагнетательный тип, кривизна, движение хлопка-сырца.

Keywords: pneumatic conveying, pneumatic conveying bends, bulk materials, suction type, discharge type, suction-pressure type, curvature, movement of raw cotton.

В настоящее время мировая экономика находится в опасной ситуации, так как многие страны страдают от финансово-экономического кризиса. Основная цель – стабилизация товарооборота на мировых финансовых и товарных рынках, продолжение деятельности отраслей, составляющих экономику страны.

Известно, что хлопкоочистительная промышленность является отраслью, оказывающей широкое влияние на экономику Республики Узбекистан. В результате реализации вывозимой готовой продукции в казну Республики поступает крупная сумма валюты. Вышеупомянутый глобальный экономический кризис может оказать существенное влияние и на этот сектор. Чтобы этого не произошло, особое внимание следует уделить: изучению спроса и предложения на внешнем и внутреннем рынках хлопка; созданию улучшенных промышленных и селекционных сортов хлопчатника; изучению объемов и структуры производства; контролю за количеством и качеством хлопка-сырца, производимого на хлопкоочистительных заводах; строгому контролю за волокном, волокнистой продукцией и подобными потерями хлопчатобумажной продукции; производству волокна, линта, семян и технических семян в необходимом количестве и качестве как основным задачам первичной переработки хлопка.

С учетом вышеизложенного необходимо разработать усовершенствованные перспективные направления переработки хлопка-сырца.

Заготовка хлопка-сырца, его хранение, непрерывный технологический процесс, перемещение сырья и готовой продукции в цехах и на территории хлопкоочистительного завода проводятся с использованием большого количества разнообразных транспортных средств, специальных устройств и установок, механизирующих трудоёмкие и тяжелые работы.

В [1] упоминалось, что в основном работы по механизации трудоемких операций выполняются транспортными устройствами различных видов. Они подразделяются на пневматические, механические (ленточные конвейеры – горизонтальные и наклонные, винтовые конвейеры, элеваторы) и автотракторный транспорт, обеспечивающий доставку хлопка-сырца с колхозных полей на заготовительные пнукты и перемещение его внутри территории.

Основным видом транспортировки хлопка-сырца из хранилищ на производство, а также из одного цеха в другой является пневмотранспорт. Важной отличительной особенностью пневмотранспорта является возможность сочетания транспортных операций с различными технологическими и массообмеными процессами (сепарация, сушка, охлаждение транспортируемого материала, аспирация оборудования и т.д.). Однако традиционные элементы пневматической транспортировки связаны с высокими эксплуатационными расходами, обусловленными потреблением энергии, необходимой для достижения способности выдерживать нагрузки воздушного потока.

Движение воздуха обеспечивается разностью давлений в начале и конце пневматранспортной установки. По способу создания разности давлений – в начале трубопровода или в конце его – различают пневмотранспортные установки: всасывающего (а), нагнетательного (б) и всасывающе-нагнетательного (в) типов (рис.1).

Рисунок 1. Схемы пневмотранспортных установок:

а) всасывающего; б) нагнетательного; в) всасывающе-нагнетательного типа; 1 – материал; 2 - воздух

На хлопкоочистительных предприятиях применяют всасывающие установки для транспортировки хлопкового волокна от батареи пильных джинов, а линта – от линтеров до конденсоров.

Качественный отвод для пневмотранспорта обеспечивают эффективную пневматическую транспортировку таких материалов, как хлопок-сырец [2].

Отводы являются одним из неблагоприятных элементов системы пневмотранспорта с точки зрения повреждения материала. Вопросы снижения повреждения материала на этом участке связаны с выбором наиболее рациональных форм, размеров и скоростей транспортирования. При этом ввиду простоты изготовления нашли распространение отводы с постоянным радиусом кривизны.

Увеличение скорости пневмотранспортировки хлопка-сырца сопровождается увеличением повреждаемости семян, что приводит к ухудшению качества хлопкового волокна, а при подготовке посевных семян – к снижению их всхожести. Поэтому большой интерес представляет изучение влияния геометрических форм отводов на степень повреждения семян транспортируемого хлопка-сырца [3]. 

Известно, что движение воздуха в отводе характеризуется перераспределением скоростей по сечению поворотного отсека, которое приводит к возрастанию скорости у внутренней стенки и уменьшению ее у внешней. Давление изменяется в обратной зависимости [4]. Вследствие неравномерности скоростей движение воздуха в отводе характеризуется также образованием симметричного парного вихря в случае подвода к отводу равномерного по сечению потока и несимметричного парного вихря при подводе неравномерного по сечению потока, например, после предшествующего отвода.

При движении в отводе на материал действуют:

1) сила инерции

где: m – масса, кг; а – ускорение (замедление) материала, м/с²;

2) центробежная сила ,

где: m – масса, кг; v – скорость; R – радиус окружности.

3) сила тяжести .

Величина последней во много раз меньше первых двух. Поэтому в зависимости от соотношения сил и , а также от физико-механических свойств транспортируемого материала, могут наблюдаться три случая движения материла в отводе (рис. 2.).

Рисунок 2. Три случая движения материала в отводе:

1 – первый случай; 2 – второй случай; 3 –третий случай

Первый случай движения имеет место при малых значениях радиуса закругления отвода. Центробежная сила приобретает значительную величину. Материал двигается под действием цен­тробежной силы и силы инерции. При этом частицы материала прижимаются к внешней стенке отвода и достигают ее, двигаясь по криволинейной траектории, в точке 2 [5].

Второй случай движения возможен при увеличении радиуса закругления, при котором влияние центробежной силы ослабева­ет. Под действием сил инерции материал, сохраняя траекторию движения, продолжает двигаться прямолинейно и достигает внеш­ней стенки в точке 1.

Третий случай движения. При достаточно больших радиусах закругления отвода величина центробежной силы резко уменьша­ется и в значительной степени проявляется влияние силы аэроди­намического сопротивления воздушного потока, в результате ко­торого траектории частиц отклоняются от прямой линии первона­чального движения в сторону искривления потока. При движении в отводе хлопка-сырца этому в определенной степени способству­ет и его высокая парусность. Материал достигает внешней стен­ки в точке 3.

Осаждение частиц на внешней стороне отвода приводит к перераспределению материала в сечении поворота. В результате уменьшения поверхности касания материала с воздушным потоком влияние силы аэродинамического сопротивления падает. Однако движение массы хлопка-сырца по внешней стенке отвода поддерживается ее силой инерции.

Автор работы [6] считает, что за счет возникающей при этом силы трения хлопка-сырца о шероховатую поверхность внешней стенки отвода может происходить его джинирование. Однако нам представляется, что это может иметь место только в начальный период эксплуатации отвода. В дальнейшем, в результате шли­фовки от абразивного воздействия минеральных составляющих аэросмеси поверхность внешней стенки отвода становится глад­кой и джинирования не происходит.

В результате удара частиц хлопка-сырца о внешнюю стенку отвода может происходить повреждение семян. При этом прирост механической поврежденности семян зависит от скорости движе­ния на входе в отвод и угла удара частиц транспортируемого материала о внешнюю стенку отвода .

В работах [7] показано, что в отводах с посто­янным радиусом кривизны последний влияет на величину угла удара. Поврежденность семян хлопка-сырца зависит также от его свойств (влажность, сорт и т.д.).

Таким образом, на повреждение семян хлопка при движении в отводе влияет много факторов. Этот процесс трудно поддается математическому описанию и поэтому может быть исследован эк­спериментальным путем. Было выявлено, что при движении в отводе на материал действуют такие силы как сила инерции, центробежная сила, а также сила тяжести. Было выявлено, что в зависимости от соотношения сил инерции и центробежных сил, а также от физико-механических свойств транспортируемого материала, могут наблюдаться три случая движения материла в отводе.

Список литературы:

1. Мурадов Р. М., Аббазов И. З., Мухаметшина Э. Т. Анализ степени повреждённости семян в технологическом процессе первичной обработки хлопка-сырца //Инновационные подходы в современной науке. – 2020. – С. 81-88.
2. Ахмедходжаев Х.Т., Алиев М.А. О повреждаемости семян при пневмотранспортировании хлопка-сырца // Хлопковая промышленность. – 1977. – № 2. – С. 10–11.
3. Бурханов А. Совершенствование рабочих элементов пневмотранспортной системы с целью сохранения природных свойств семян перерабатываемого хлопка : дис. … канд. техн. наук. – Ташкент, 1987. –171 с.
4. Зияев Х.А. Исследование влияния геометрических параметров отводов на повреждение семян при пневматическом транспортировании // Хлопковая промышленность. – 1980. – № 1. – С. 15–16.
5. Мурадов Р.М., Мухаметшина Э.Т. Анализ исследования по совершенствованию элементов пневмотранспортных установок в целях снижения поврежденности хлопковых семян // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2020. № 6 (75).
6. Mukhametshina E. T., Jamolov A., Muradov R. M. Study on possibilities of scarring ways to reduce in the cotton cleaning process //IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. – IOP Publishing, 2020. – Т. 614. – №. 1. – С. 012128.
7. Амиров Р. Исследования влияния средств механизации и пневмотранспортных установок на качество волокна. Автореферат дис... канд. техн. наук, Ташкент, 1976, 25 с.