Разделение зерновой смеси по аэродинамическим

Свойствам частиц

Для очистки зерна от легких примесей продувают струю воздуха сквозь поток зерна (рисунок 2.11). Легкие частицы захватываются струей воздуха и выносятся из зерновой массы.

При определенной скорости потока воздуха происходит выделение легких частиц из потока зерна. Материальная частица, находящаяся в воздушной струе, поднимающейся в вертикальной трубе, испытывает действие двух сил: силы тяжести и силы сопротивления воздуха . Если сила тяжести больше силы сопротивления воздуха, то частица падает вниз навстречу струе воздуха, и, наоборот, если сила сопротивления больше силы тяжести, частица поднимается струей воздуха вверх. При равенстве этих сил частица витает в воздухе, не падая и не поднимаясь. Скорость воздуха, при которой частица находится в подобном состоянии, называется скоростью витания. Скорость витания частиц различных злаков и примесей различна и зависит от аэродинамических свойств этих частиц – их формы, веса, состояния поверхности и т.д. Скорость витания легких примесей значительно меньше скорости витания полновесных частиц зерна. Поэтому, продувая поток зерна струей воздуха со скоростью, меньшей скорости витания частиц зерна, можно очистить зерно от легких примесей.

Сопротивление воздуха (Н) движению материальных частиц может быть определено по формуле

, (2.44)

где – коэффициент сопротивления, зависящий от аэродинамических свойств частицы;

– плотность воздуха, кг/м³;

– площадь сечения частицы в плоскости, перпендикулярной направлению движения частицы в воздушной струе, м²;

– скорость частицы в воздушном потоке, м/сек.

Если скорость движения частицы равна нулю, то скорость воздуха равна скорости витания и (2.44) примет вид:

. (2.45)

Из уравнения (2.45) скорость витания

. (2.46)

Направление перемещения частиц в воздушном потоке обусловливается соотношением сил и : в том случае, когда , частица перемещается вниз, когда – частица уносится воздушным потоком, если – частица находится во взвешенном состоянии.

Воздушные сепараторы.Воздушные сепараторы (аспираторы) применяют для отделения воздушным потоком примесей, отличающихся от зерна основной культуры аэродинамическими свойствами.

Основные параметры пневмосепараторов, обеспечивающие эффективность очистки зерна - это удельная зерновая нагрузка, размеры пневмосепарирующего канала, скорость воздушного потока, равномерность распределения зерновой смеси по каналу.

Основной показатель аэродинамических свойств компонентов разделяемой смеси – скорость витания (таблица 2.4).

Таблица 2.4 – Скорость витания основных культур и примесей

Культура, примеси

, м/с

Ячмень Пшеница Рожь Овес Куколь Овсюг Пырей Легкие примеси Мякина

Эффективность очистки зерна воздушным потоком зависит от начальной скорости поступления зерна в пневмосепарирующий канал и средней скорости воздушного потока. Оптимальная начальная скорость воздушного потока составляет 0,2–0,4 м/с. С повышением средней скорости воздушного потока эффективность очистки увеличи-

вается, после чего зерно переходит в «кипящее» состояние, при котором возрастает унос нормального зерна в отходы.

Конструкция воздушного сепаратора представлена на рисунке 2.12. В корпусе сепаратора находятся центробежный вентилятор 6, канал 3 с рассекателем 2, приемный патрубок 1, рабочая камера 13, пневмосепарирующий канал 4 и осадочная камера 5 со шнеком 9 для вывода относов. Вентилятор и шнек приводятся в движение от общего электродвигателя через клиноременную передачу. В нижней части канала 3 для зерна установлен грузовой клапан 14.

В рабочей камере расположены три отражательные планки 11
и гребенки. Выпускной патрубок 10 для предотвращения подсоса воздуха снабжен клапаном. В верхней части осадочной камеры установлен дроссель 7, представляющий собой трубу, которая проходит по всей ширине осадочной камеры и имеет трапецеидальный вырез на боковинах. Внутри трубы установлена ось, на которой закреплен сектор из листовой стали. Один конец оси выведен за пределы камеры
и на него насажена рукоятка для перемещения сектора. Она позволяет изменять величину щели и тем самым количество воздуха, циркулирующего в сепараторе. К боковой стенке сепаратора присоединяют вентилятор.

В корпусе воздушного сепаратора воздушный поток вентилятором нагнетается в рабочую камеру 13. Гребенки позволяют равномерно распределить воздушный поток по длине камеры. Зерно, преодолевая сопротивление грузового клапана 14, падает вниз с одной отражательной планки 11 на другую, при этом подвергаясь действию воздушного потока. Захваченные легкие примеси осаждаются в камере 5 и выводятся шнеком. Очищенное зерно удаляют через патрубок 12.

Воздушно-ситовые сепараторы.Наиболее распространенной зерноочистительной машиной является воздушно-ситовый сепаратор (рисунок 2.13). Основными рабочими органами сепаратора являются плоские колеблющиеся сита. Сита выделяют примеси, отличающиеся от основной массы зерна своими размерами по ширине и толщине.

Работа сепаратора происходит следующим образом. На станине 1 с помощью упругих стальных пластин 3 подвешен ситовый корпус 2. От эксцентрикового вала 19 через шатун 20 ситовый корпус приводится в возвратно-поступательное движение. В верхней части корпуса расположена приемная коробка 11 со шнеком 12, распределяющим зерно по ширине сита. Под шнеком установлены задвижки 13, регулирующие поступление зерна на сита. Осадочные камеры 6 предназначены для улавливания легких примесей из воздуха, подаваемого вентиляторами 9 (по одному с каждой стороны).

Скорость воздушного потока в каналах 5, 10 и в осадочных камерах 6 регулируют клапанами 7 и шиберами 8, устанавливаемыми в различных положениях. В нижней части осадочных камер шарнирно подвешены клапаны 4, которые под действием разрежения, создаваемого вентиляторами, плотно прижимаются к стенкам осадочных камер. По мере накопления легких примесей на дне камер 6 под их тяжестью клапаны 4 открываются и пропускают примеси в наклонные лотки 16. Сита очищаются щеточным механизмом 18. Очистка зерна проводится следующим образом. Зерно, поступающее в приемную коробку 11, равномерно распределяется по ширине сепаратора шнеком 12 и за-

движками 13 и тонким потоком течет вниз по каналу 10, где проветривается струей воздуха. Попадая на сита 14 и 15, оно освобождается от грубых примесей, а на сите 17 отделяются мелкие примеси. Очищенное зерно сходом идет с сита 17 в канал 5, где проветривается еще раз.

При первичной очистке зерна отделяются в основном грубые примеси, поэтому производительность сепаратора в 3–4 раза выше, чем при более тщательной вторичной очистке зерна.

Производительность сепараторов зависит от качества очистки зерна. При первичной очистке зерна, производимой сразу после приемки от заготовительных организаций, отделяют наиболее грубые примеси. Вторичная очистка зерна производится перед переработкой его на солод и предназначена для более полного выделения примесей. Поэтому при вторичной очистке зерно в сепаратор подают в меньшем количестве, чем при первичной, примерно в 3–4 раза.