TEHNOLOŠKE OPERACIJE. Predavanje 5

Transcript

1 TEHNOLOŠKE OPERACIJE Predavanje 5

2 MLEVENJE

3 Usitnjavanje - Seckanje - Drobljenje - Mlevenje F trenje F F pritisak sečenje udar

4 MLINOVI Mlevenje je tehnološka operacija kojom se vrši usitnjavanje čvrstih čestica do željene veličine. Cilj usitnjavanja je povećanje specifične površine usitnjenog materijala. Stepen usitnjenosti ε predstavlja odnos najkrupnije čestice pre usitnjavanja i najsitnije čestice posle usitnjavanja. Na osnovu stepena usitnjenosti razlikujemo: Grubu usitnjenost Srednju usitnjenost Finu usitnjenost

5 Jednostavna meljava podrazumeva usitnjavanje čvrstih čestica do odreďene veličine. Složena meljava je višekratno mlevenje zbog posebne obrade različitih delova zrna da bi se dobile posebne frakcije. UreĊaji koji se koriste za usitnjavanje čvrstih čestica su: mlinski kamen (žrvanj) mlinski valjci čeljusna drobilica konusna drobilica kuglični mlinovi dezintegratori dismembratori strujni mlinovi

6 ŽRVANJ Žrvanj ili mlinski kamen sastoji se iz dve kružne ploče (kamena) od kojih se jedan okreće na izvesnom razmaku od drugog. Prema položaju radne površine, žrvnjevi se dele na žrvnjeve kojima je radna površina položena i žrvnjeve kojima je radna površina uspravna. Kod žrvnjeva sa vodoravnom radnom površinom moguće je da se gornji kamen okreće, a donji kamen miruje, ili obrnuto.

7 ŽRVANJ Mlinski kamenovi izraďuju se iz prirodnog ili veštačkog kamena, a u novije vreme i od livenog gvožďa. Od prirodnog kamena za izradu mlinskih kamenova upotrebljavaju se bazalt, tralit, porfir, granit. Veštački kameni izraďuju se iz brusnih kamenčića ili u mešavini sa lomljenim kvarcom. Na dodirnoj površini mlinskih kamenova urezuju se brazde koje služe istoj svrsi kao žlebovi u mlinskim valjcima. Od oblika brazde zavisi način rada i kvalitet mliva. Brazde se izraďuju u obliku srpa, pravca, brazde sa stalnim uglom rezanja i logaritamske brazde. Broj brazda na mlinskim kamenovima je važan za ispravno mlevenje. Kamenovi sa malim brojem brazda lako se greju (što je štetno za kvalitet mliva) i troše mnogo snage.

8 ŽRVANJ Širina brazde, zavisno od prečnika kamena, kreće se od mm. Dubina brazde zavisi od veličine čestice koja se melje. Sa povećanjem veličine čestice povećava se dubina brazde. Dubina brazde mlinskih kamenova za mlevenje žitarica je 3-10 mm. Za krupnije mlivo brazde su dublje. Položaj i pravac brazde odreďuje se zavisno od smera obrtanja. Oštrica je uvek u smeru obrtanja. Učinak mlinskih kamenova zavisi od dubine brazde, broja brazdi i broja obrtaja mlinskog kamena. Sa povećanjem broja obrtaja, broja i dubine brazdi, povećava se učinak mlinskog kamena.

9 ĈEKIĆAR Pri obrtanju vratila, čekići udaraju u čestice materije koja se melje i pri tome je usitnjavaju. Na donjem delu kućišta nalazi se rupičasta ploča kroz koju usitnjene čestice propadaju nakon što im je veličina dovoljno smanjena. Neki čekićari su snabdeveni ureďajima za pneumatski transport pomoću koga se usitnjene čestice prebacuju na potrebnu visinu. Pri pneumatskom transportu mlivo se hladi što poboljšava rad čekića. Broj obrtanja je ѕ -1, a obimna brzina od 8-60 m s -1. Ĉekićar se sastoji iz kućišta unutar koga se obrće na vodoravnom vratilu radni organ u obliku čekića po kome je čekićar i dobio naziv.

10

11 DEZINTEGRATOR I DISMEMBRATOR Dezintegrator se sastoji iz kućišta unutar koga se obrću u suprotnom smeru dve kružne ploče. Na pločama su učvršćeni po koncentričnim krugovima palci tj. radni organi pomoću kojih se materijal usitnjava. Palci jedne ploče prolaze izmeďu dva koncentrična reda druge ploče. Obimna brzina spoljnjeg reda pločica druge ploče je m ѕ -1.

12 DEZINTEGRATOR I DISMEMBRATOR Materijal koji je potrebno usitniti dovodi se kroz usipni levak. Usled udara o radne organe čestice se usitnjavaju. Konačna dimenzija čestice zavisi od razmaka palca poslednjeg reda i broja ploče. Najveći stepen usitnjavanja u dezintegratorima je do 40. Razlika izmeďu dezintegratora i dismembratora je u tome što dismembratori imaju samo jednu pokretnu ploču, dok je druga ploča nepokretna.

13 KUGLIĈNI MLIN Kugliĉni mlin se sastoji iz bubnja koji se okreće i unutar koga se nalaze kugle. Materijal koji se melje uvodi se u bubanj sa strane kroz osni deo bubnja. Pri obrtanju bubnja kugle, usled udara i trenja, usitnjavaju čestice materije koja se melje. Plašt bubnja je izveden u obliku sita tako da kroz njega prolaze dovoljno usitnjene čestice. Kuglični mlin radi kontinualno i u njemu se mogu usitnjavati čestice različitih materijala do vrlo malih dimenzija.

14 MLIN SA ŠIPKAMA

15 KOLOIDNI MLIN Rad koloidnog mlina zasniva se na velikoj sili rezanja, koja nastaje pri velikom broju obrtaja radnog dela. Koloidni mlinovi se sve više upotrebljavaju za homogenizaciju suspenzija, npr. voćnih i povrtarskih sokova, dobijanje mleka iz mlečnog praha, proizvodnju farmaceutskih smeša, pomada i raznih emulzija. Prema načinu usitnjavanja koloidni mlinovi se dele na koloidne mlinove u kojima se čvrste čestice usitnjavaju usled trenja i koloidne mlinove u kojima se čvrste čestice usitnjavaju udarom. U koloidnom mlinu čvrste čestice iz suspenzije do veličine čestice od 0, m.

16 KOLOIDNI MLIN Glavni delovi koloidnog mlina su kupasti rotor u kome se čvrste čestice usitnjavaju i stator u kome se rotor obrće. Broj obrtaja rotora je 16 do 333 ѕ -1, obimna brzina m ѕ -1, prečnik 0,125-0,38 m. Razmak izmeďu rotora i statora je 0,025 mm, a podešava se mikrometarskim vijkom čime se istovremeno podešava i stepen usitnjavanja. Pri obrtanju rotora na dovodnom priključku nastaje podpritisak usled čega se tečnost usisava. Tečnost prolazi u meďuprostor izmeďu rotora i statora i pri tome se čvrste čestice usitnjavaju. U sloju tečnosti koja struji u meďuprostor rotora i statora postoji gradijent brzine, pa prema tome i napon smicanja.

17 VIBRACIONI MLIN Vibracioni mlin se sastoji iz kućišta ispunjenog 80% kuglama pomoću kojih se čvrste čestice usitnjavaju. Valjkasto kućište se dovodi u oscilatorno kretanje usled obrtanja vodoravnog neuravnoteženog vratila koje se pokreće preko elastične spojke elektomotora. Valjkasto kućište mlina oslonjeno je na jake opruge. Pri obrtanju neuravnoteženog vratila kućište mlina zajedno sa kuglama i čvrstim česticama koje se melje, vibrira po eliptičnoj putanji u ravni uspravnoj na osu vibracije. Čestice se usitnjavaju pri sudaru kugli sa kojima je ispunjen vibracioni mlin. Ovi mlinovi se upotrebljavaju za usitnjavanje suvih i vlažnih čestica.

18 STRUJNI MLIN Energija potrebna za usitnjavanje čvrstih čestica predaje se strujom vazduha, pregrejane pare ili inertnog gasa koji se uvodi iz mlaznika brzinom zvuka ili brzinom većom od brzine zvuka. U upotrebi se nalazi više tipova strujnih mlinova. Jedan od poznatih strujnih mlinova je strujni mlin sa uspravnom cevnom mlevnom komorom. Čvrste čestice se uvode u mlin inektorom. Svaki par mlaznika preko kojih se uvodi radni medijum je postavljen tako da se struje radnih medijuma meďusobno seku na odreďenoj udaljenosti. Čestice se usitnjavaju usled višekratnog sudara čestica u tačkama preseka struja radnog medijuma i vrtložnoj struji.

19 STRUJNI MLIN Razdvajanje materije koje se melje po dimenzijama čestica nastaje u polju centrifugalne sile pri povratku struje u kolenima cevnog sistema. Čestice većih dimenzija odbacuju se ka spoljnem zidu cevi, po desnoj uspravnoj cevi unose se ponovo u područje mlevenja. Manje čestice kreću se bliže unutrašnjem zidu cevi i preko ciklona i vazdušnog filtera odvode van. Strujni mlinovi nisu našli veću primenu zbog srazmerno velikog utroška energije na mlevenje. Ovi mlinovi upotrebljavaju se za vrlo fino usitnjavanje skupih materijala u odnosu na čiju cenu koštanja su troškovi mlevenja relativno mali.

20 MLINSKI VALJCI Mlinski valjci su cilindričnog oblika, a izraďeni su od livenog gvožďa ili čelika. Sa spoljašnje strane su cementirani kako bi im se povećala tvrdoća, a unutrašnji deo valjka treba da poseduje veliku žilavost. Površina radnih valjaka može biti glatka ili rebrasta. Radni valjci kreću se suprutno u odnosu jedan na dugog. Pogon dobijaju od elektromotora preko vratila. Par valjaka ima različit broj obrtaja. Po pravilu, gornji valjak ima veći broj obrtaja od donjeg valjka.

21 MLINSKI VALJCI Debljina usitnjene čestice zavisi od zazora (rastojanja) izmeďu valjaka. Prečnik radnih valjaka koji se koriste u praksi je mm. Ako je prečnik radnih valjaka manji to je usitnjenost veća (dobijamo usitnjenije čestice). Zadatak valjaka za krupljenje je da pšenično zrno razdrobe na nekoliko većih komada i da razdvoji jezgro od ljuske, tako da ljuska ostane u što većim komadima. Time se dobija krupica (griz) a ne brašno. Za efikasno usitnjavanje odlučujuću ulogu ima broj prereza. Broj prereza označava broj žlebova brzohodnog valjka koji deluje na jednu česticu dok se ona nalazi u mlevnom prostoru.

22 MLINSKI VALJCI Sila smicanja F S F cos( ) Sila pritiskanja F P F sin( )

23 DROBLJENJE Komora za drobljenje Ekscentrični ležaj Kružna (konusna) drobilica

24 KUPASTA DROBILICA U kupastoj drobilici usitnjavaju se čvrste čestice pritiskom pri približavanju površina unutrašnje pokretne i valjkaste nepokretne kupe. Unutrašnje radne površine nepokretne i pokretne kupe izraďene su od posebnog čelika. Čvrste čestice u ovoj drobilici usitnjavaju se usled ekscentričnog kretanja pokretne kupe u nepokretnoj kupi. Pri obrtanju pokretne kupe razmak izmeďu površine pokretne i nepokretne kupe, zbog ekscentričnog kretanja pokretne kupe, neprekidno se menja. Pokretna kupa je usaďena na vratilo, koje se dovodi u kretanje preko zupčanika od elektromotora.

25 ĈELJUSNA DROBILICA SA EKSCENTROM Nepomična čeljust Pomična čeljust

26 Stepen usitnjavanja ĉvrstih ĉestica ε je odnos izmeďu karakteristične linearne dimenzije čestice pre x u (m) i nakon x i (m) usitnjavanja ε = x u / x i (m/m) Povećanje površine oblika kocke A (m 2 ) pri usitnjavanju u čestice oblika kocke može se prikazati jednačinom A = 6 x 2 u (ε - 1) = K x 2 u (ε - 1) (m 2 ) Koeficijent K zavisi od oblika čestice

27 RITTINGER-OVO PRAVILO Rad koji se troši na usitnjavanje proporcionalan je povećanju površine čvrstih čestica Rad potreban za usitnjavanje čestica E r jednak je proizvodu jediničnog utroška rada e r (J/m 2 ) i novonastale površine čestica A (m 2 ): E r = e r A = e r K x 2 u (ε - 1) (J) Rad potreban za usitnjavanje čestica povećava se sa povećanjem stepena usitnjenosti: E r1 / E r2 = ε 1 / ε 2

28 KICK-OVO PRAVILO Rad koji se troši na usitnjavanje čvrste čestice raste po aritmetičkoj progresiji, a stepen usitnjavanja po geometrijskoj progresiji iz čega sledi da je rad proporcionalan logaritmu stepena usitnjavanja: E r = K log ε (J) Aritmetiĉka progresija ili aritmetiĉki niz je niz brojeva takvih da je razlika izmeďu bilo koja dva susedna člana niza konstantna. Npr. niz 3, 5, 7, 9, 11, je aritmetička progresija. Geometrijska progresija, ili geometrijski niz, je niz brojeva gde se svaki član, nakon prvog, pronalazi množenjem prethodnog sa nekim fiksnim brojem, različitim od nule. Npr. niz 2, 6, 18, 54,... je geometrijska progresija.

29 KAKAO PRIMENA U INDUSTRIJI

30 PRIMENA U INDUSTRIJI

31 PRIMENA U INDUSTRIJI

32 PRIMENA U INDUSTRIJI

33 PRIMENA U INDUSTRIJI

34 PRIMENA U INDUSTRIJI