РАЗРАБОТКА ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА УСТАНОВКИ УЛОВИТЕЛЯ ТЯЖЕЛЫХ СМЕСЕЙ В СОСТАВЕ ХЛОПКА

АННОТАЦИЯ

В статье представлены результаты экспериментального исследования влияния диаметра барабана с длинными колками уловителя тяжелых примесей на эффективность отделения из хлопка тяжелых примесей и количества хлопка, выделяемого с тяжелыми примесями. Исходя из этого, исследуемыми параметрами являлись: диаметр и скорость вращения барабана с длинными колками, угол наклона направляющей плоскости у основания барабана с длинными колками, угол наклона отражающей стенки, а также расстояние между вакуумным клапаном и осями барабана с длинными колками.

ABSTRACT

The article presents the results of an experimental study of the influence of the long-pile drum diameter of the heavy impurity trap on the efficiency of separating heavy impurities in cotton and the amount of cotton added to the heavy impurities. Based on this, the parameters studied were: the diameter and rotation speed of the long-pile drum, the angle of inclination of the deflector at the base of the long-pile drum, the angle of inclination of the reflective wall, and the distance between the vacuum valve and the axes of the long-pile drum.

Ключевые слова: тяжелая смесь, ручка, устройство, диаметр, скорость, барабан, эффект, вакуум-клапан, разделение, расстояние.

Keywords: heavy mixture, handle, device, diameter, speed, drum, effect, vacuum valve, separation, distance.

Введение. Узбекистан перешел к полной переработке хлопкового волокна с 2020 года за счет организации хлопково-текстильных кластеров [1], в связи с чем повысились требования к качеству очистки хлопка и его продукции. На рабочем процессе хлопкоочистительного завода проблема отделения тяжелых примесей от состава хлопка не решается в достаточной мере существующими камнеулавливающими устройствами. Камнеуловители, применяемые на заводах, имеют очень низкий КПД, захватывают в основном крупные тяжелые предметы, а мелкие предметы передаются в технологический процесс.

Кроме того, существующие камнеуловители обладают высоким аэродинамическим сопротивлением. Это со временем приводит к резкому снижению давления воздуха в пневмотранспортных трубах, а карманы камнеуловителя заполняются хлопком и смешиваются с отходами.

Методология исследований. С целью устранения этих недостатков проводятся исследования по разработке и обоснованию параметров устройства отделения тяжелых примесей из составе хлопка [2, 3, 4].

По схеме уловителя тяжелых примесей в составе хлопка подготовлены его рабочие чертежи и опытный образец устройства для отделения тяжелых примесей в ООО «Ижод», входящем в состав АО «Научный центр хлопкопром».

Как исследуемые параметры были выбраны: диаметр и скорость вращения барабана с длинными колками, направляющей плоскости у основания барабана с длинными колками, угол наклона отражающей стенки и расстояние между осями направляющей плоскости у основания барабана с длинными колками с вакуум-клапаном.

 Ниже на рис.1 представлен лабораторный образец устройства, уловителя крупных сорных примесей.

Рисунок 1 Опытной образец устройства, уловителя крупных сорных примесей

а - корпус установки барабана с длинными колками, б - корпус установки с вакуум-клапаном

Указанный на рисунке 1 изображен барабан с длинными колками для улавливания тяжелых примесей изготовлен в трех вариантах диаметром 350, 400 и 450 мм, но с одинаковым размером длины для всех вариантов.

Скорость вращения барабана с длинными колками изменялась с помощью электродвигателя и сменных шкивов, прикрепляемых к осям барабана. Было запланировано проведение экспериментов со скоростью вращения барабана с длинными колками в трех вариантах: 400 об/мин (8,33 м/с), 600 об/мин (12,5 м/с) и 800 об/мин (16,6 м/с). В ходе проведения экспериментов с вакуум-клапаном и барабаном с длинными колками установки в двух вариантах расстояния в горизонтальной плоскости между осями, были приняты следующие расстояния  - 350 мм и 700 мм.

Установка уловителя крупных сорных примесей из хлопка была смонтирована в лабораторном корпусе АО «Научный центр хлопкопром», с помощью всасывающего вентилятора, необходимых трубопроводов осуществлялся порядок извлечения транспортируемого хлопка из воздуха на центробежном циклонном оборудовании (рис. 2).

Рисунок 2. Монтаж экспериментальной установки устройства уловителя крупных сорных примесей, смонтированного в лабораторном цехе научного центра

Работа лабораторного стенда установки устройства уловителя крупных сорных примесей осуществляется следующим образом. Выходной патрубок устройства предназначен для введения хлопка содержащего тяжелые примеси с помощью патрубков, подключенных к трубам, соединяющих их с всасывающим вентилятором. Поскольку всасывающий вентилятор имеет специальные большие лопасти, частицы хлопка проходят сквозь щели между лопастями и поступают в систему трубопроводов вентилятора, которые направляются в циклон, где хлопок отделяется от воздуха.

С режимом работы оборудования и пневматического транспортировочного устройства, используемого на хлопкоочистительных предприятиях, расход потока и скорость воздуха на входном патрубке составляют около 5 м³/с и 40 м/с, соответственно, и в зависимости от скорости, размера и веса транспортируемого хлопка, в основном от 18 до 25 м/с. Самые большие и плотные комки хлопка движутся с меньшей скоростью, а отдельные летучки и маленькие комки, состоящие из нескольких летучек, могут двигаться с большей скоростью. Учитывая эти данные, было предусмотрено, что режим работы вентилятора будет регулироваться специальным шибером на трубопроводе вентилятора.

Тяжелые примеси хлопка (условно камни) мы разделили на 4 группы по весу. В каждой группе было отобрано около 100 единиц камней одного и того же размера и веса, и их масса была определена на электронных весах (рис.3).

Вес каждого выбранного камня в 4-й группе составил соответственно: в первой группе - 25,9 грамма, во второй группе - 11,2 грамма, в третьей группе - 5,6 грамма и в четвертой группе - 3,0 грамма.

В экспериментах повторяемость каждого варианта эксперимента оценивается в три раза. Чтобы получить более точные результаты исследований и разработок на основе обобщения статистической информации, собранной в ходе экспериментов, и избежать ошибок, в настоящее время одним из распространенных методов является математическая статистика [5, 6, 7].

Рисунок 3. Группы камней, отобранных для использования в экспериментах

Для использования в экспериментах отобран хлопок селекционного сорта С-6524, II-промышленного сорта, 2-го класса с начальной засоренностью - 5,6%, влажностью - 9,1%, механическим повреждением семян хлопчатника - 0,8%.

Для получения высокоточных результатов и исключения ошибок при обработке научных исследований и разработок на основе обобщения статистических данных, собранных в ходе экспериментов, планировалось провести ее переработку с использованием одного из распространенных в настоящее время методов — математической статики.

Результаты исследований. Результаты экспериментов представлены на графиках на рисунках 4 и 5 ниже.

Из анализа графиков, представленных на рисунке 4, видно, что диаметр барабана с длинными колками не оказывает существенного влияния на отделение относительно более тяжелых примесей (камней) из хлопка.

Таким образом, график № 1 на рис. 4 представляет собой прямую линию, а эффективность устройства для отделения тяжелых примесей одинакова для всех вариантов и составляет 75%. Однако по мере уменьшения веса тяжелых смесей полученные результаты отличаются друг от друга, а графики из прямой линии превращаются в кривую. Результаты показали, что чем больше вес камней, тем выше эффективность их отделения, а чем меньше вес камней, тем ниже эффективность их отделения из транспортируемого хлопка.

Рисунок 4. Влияние диаметра барабана с длинными колками на эффективность отделения тяжелых примесей в хлопке (при расстоянии между осями барабана с длинными колками и вакуум-клапана 350 мм)

1-25,9 грамм, 2-11,2 грамм, 3-5,6 грамм, 4-3,0 грамм

Результаты, полученные в обоих вариантах барабана с длинными колками расстоянием между валами вакуумных клапанов 350 мм и 700 мм, оказались близкими друг к другу, и было установлено, что эффективность отделения тяжелых примесей из транспортируемого хлопка была сравнительно выше при использовании барабана с длинными колками диаметром 400 мм (рис.5). Причиной этого можно считать зазор между барабаном с длинными колками и нижним корпусом камнеулавливающего устройства, так как при диаметре барабана 350 мм этот зазор наибольший и составляет 12,5 мм, при 400 мм — 10 мм и, наконец, при 450 мм — 7,5 мм. Если этаот зазор больше стандартного летучки могут плохо удерживаться, а если меньше, то это может затруднить прохождение летучек.

Рисунок 5. Влияние диаметра барабана с длинными колками на эффективность отделения тяжелых примесей в хлопке (при расстоянии между осями барабана с длинными колками и вакуум-клапана 700 мм)

1-25,9 грамм, 2-11,2 грамм, 3-5,6 грамм, 4-3,0 грамм

Результаты, полученные в обоих вариантах барабана с длинными колками с расстоянием между валами вакуум-клапанов 350 мм и 700 мм, оказались близкими друг к другу, и было установлено, что эффективность отделения тяжелых примесей из транспортируемого хлопка была сравнительно выше при использовании барабана с длинными колками диаметром 400 мм. Причиной этого можно считать зазор между барабана с длинными колками и нижним корпусом камнеулавливающего устройства, так как при диаметре барабана 350 мм этот зазор наибольший и составляет 12,5 мм, при 400 мм — 10 мм и, наконец, при 450 мм — 7,5 мм. Если этот зазор больше стандартного, летучки хлопка могут плохо удерживаться, а если меньше, то это может затруднить прохождение летучек хлопка.

На рис. 6 ниже показаны результаты определения уходящих летучек хлопка в тяжелые смеси.

Рисунок 6. Количество летучек хлопка, уходящих в состав тяжелых смесей (в процентах от количества хлопка, прошедшего через устройство)

1- при расстоянии между барабаном с длинными колками и валом вакуум-клапана 350 мм; 2- барабаном с длинными колками и валом вакуум-клапана составляет 700 мм.

Графики на рисунке 6 показывают, что расстояние между барабаном с длинными колками в устройстве удержания тяжелой смеси и валами вакуумного клапана оказывает существенное влияние на включение летучек хлопка в тяжелую смесь, отделяемую от вакуумного-клапана в процессе работы. Из графиков следует, что включение летучек хлопка в состав тяжелых смесей составило 0,83-0,78% от массы хлопка, прошедшего через аппарат, в зависимости от диаметра барабана с длинными колками, при расстоянии между валами барабана с длинными колками и вакуум-клапана 350 мм.

Заключение.  Проведенными исследованиями установлено, что при расстоянии между барабана с длинными колками и валами вакуум-клапанов 700 мм эта величина уменьшалась примерно в 4 раза, а количество летучек хлопка, добавляемых в тяжелые смеси, составляло 0,22-0,17% от массы хлопка, прошедшего через камнеуловитель.

Причиной этого является то, что в первом варианте (когда расстояние между осями барабана с длинными колками и вакуумного клапана составляло 350 мм) расстояние между барабана с длинными колками в устройстве и отражающей вертикальной стенкой устройства было меньше. В этом варианте было замечено, что летучки хлопка, которые встряхивались в барабане с длинными колками и ускорялись за счет скорости барабана, из-за близкого расстояния ударялись об отражающую стенку и теряли скорость, не могли набрать достаточную скорость для подъема, смешивались с тяжелыми смесями и падали на вакуум-клапан.

Во втором варианте, т. е. при расстоянии между осями барабана с длинными колками и вакуум-клапана 700 мм, тяжелые смеси встряхиваются барабана с длинными колками, а летучки хлопка, разгоняемые скоростью барабана с длинными колками, имеют меньше шансов удариться о него из-за увеличенного расстояния до отражающей стенки. Поскольку они не теряют своей скорости, они поднимаются вверх и продолжают движение по пневмопроводу. Было замечено, что лишь небольшое количество частиц хлопка достигло отражающей стенки, потеряло скорость и смешалось с тяжелыми смесями через вакуум-клапан. Поскольку это количество очень мало по сравнению с количеством хлопка, пропускаемого через устройство, в ходе последующих экспериментов было установлено, что целесообразно использовать только этот вариант, то есть устройство с барабана с длинными колками и расстоянием между валами вакуумных клапанов 700 мм.

Список литературы:

1. Усманов Х.С. Инновационная технология очистки хлопка // Монография, 2024. LAPLAMBERT ACADEMIC PUBLISHING, Mauritius. с-6.
2. Абдухолиқов А.У., Каримов М.Р., Абдураҳмонов О.Ш. “Пахта хом ашёси таркибидаги оғир аралашмаларни чизиқли туткич қурилмасини ишлаб чиқиш” мавзусидаги Фарғона политехника институтининг илмий техник журнали 209-212 бет.
3. Абдухолиқов А.У., Каримов М.Р., “Working out and implementation of the safflower cleaning machine” мавзусидаги Термиз давлат муҳандислик ва агротехнологиялар университети “республика жанубида юк ва йўловчи ташишнинг муаммо ва ечимлари” Республика илмий ва илмий-техник анжуман материаллар тўплами. 2024-йил 25-26 октиябрь. 314-318 бет.
4. Абдухолиқов А.У., “Самарадорлиги юқори бўлган оғир аралашмаларни туткич қурилмасини ишлаб чиқиш” мавзусидаги Термиз давлат муҳандислик ва агротехнологиялар университети “республика жанубида юк ва йўловчи ташишнинг муаммо ва ечимлари” Республика илмий ва илмий-техник анжуман материаллар тўплами. 2024-йил 25-26 октиябрь. 723-726 бет.
5. Юдин М.И. Планирование эксперимента и обработки эго решений, Монография. - Краснодар: КГАУ, 2004 г. - с. 239.
6. Vedinyapin G.V. «Umumiy metodika eksperimental issledovaniya i obrabotka optnыx dannыx». М., Колос, 1973г. - стр. 184.
7. Мельников С.В., Алешкин В.Р. Планируемые эксперименты в тепловых сельскохозяйственных процессах/С.В. Мельников, В.Р. Алешкин, П.М. Рощин. - 2-е, шт. pererab. и доп. - Л.: Колос, 1980. - 168 с.