Читайте также:
|
Процесс измельчения можно охарактеризовать как процесс приращения новых поверхностей частиц корма [6,73,74]. Теория измельчения рассматривает два комплекса основных вопросов:
определение функциональных зависимостей между затратой энергии на процесс разрушения и результатами этого процесса (степенью измельчения материала);
изучение имеющихся закономерностей в распределении частиц по их крупности (фракционный состав корма) [73,74].
Многие исследователи связывали механизм разрушения с поверхностной энергией [1,69,93,94,141]. Кискальт пытался доказать, что энергия, требуемая на измельчение, пропорциональна квадрату удельной поверхности [139].
Известна поверхностная энергетическая теория П. Риттингера, в которой утверждается, что энергия, требуемая на измельчение, расходуется только на образование новой поверхности [6,74].
Интересным является представление о процессе измельчения Ф.Бонда, который считал, что в основе процесса лежит механизм разрушения сжатием куска материала неправильной формы [73,135]. По Ф.Бонду процесс протекает следующим образом: под действием усилия сжатия, выступающие части кусков дробятся, и обнажается поверхность контакта, пропорциональная пределу прочности материала. Возникновение первой трещины происходит в результате локального достижения предельных усилий сжатия или сдвига в структуре материала.
Таким образом, энергия для образования первой трещины и является энергией, затрачиваемой на измельчение. Критерием необходимого количества работы, расходуемой на разрушение куска материала, является величина первой трещины. В толковании процесса разрушения Ф.Бондом существенным недостатком является отсутствие метода определения величины первой трещины.
Академик П.А. Ребиндер обосновал основной закон измельчения в виде двучленной формулы [93,94], представляющей энергетический баланс процесса разрушения твердого тела
А=Ау+Аs,
где Ау- работа упругих деформаций,
Аs- работа образования новой поверхности.
Однако формула дает лишь принципиальное представление о процессе измельчения и практически не используется. На практике определяют не абсолютные значения работы, затрачиваемой на процесс, а лишь относительные величины [51,74]. Их находят сравнением эффективности режимов работы или применяя оценочные показатели в виде коэффициентов измельчаемости различных материалов, из которых один принят за эталон.
П.А. Ребиндер, раскрывая физико-механическую природу явлений при измельчении, сумел преодолеть ограниченность господствовавших ранее поверхностной и объемной энергетических теорий.
Теория равновесных трещин, созданная Г. Баренблатом, раскрывает механизм хрупкого разрушения и позволяет детально рассмотреть картину явлений вблизи кромок трещин [8,36,43,69].
В работах академиков А.Ф.Иоффе, П.А. Ребиндера, И.Я. Френкеля показано, что твердое тело характеризуется наличием микро- и макродефектов, случайно распределенных в толще и на поверхности [32,48,142]. Из-за влияния указанных дефектов, прочность тела (сопротивляемость разрушению) снижается на порядок против идеального тела с ненарушенной структурой. При достижении определенной плотности дефектов в реальном твердом теле возникает трещина, размеры которой превышают критический. Далее рост трещины протекает самопроизвольно и тело разрушается.
Впервые энергетические условия развития этих трещин были установлены Гриффитсом [138]. Он же установил критическую длину, по достижении которой трещины после снятия нагрузки с тела не смыкаются полностью. Критическая длина трещин в мировой практике измельчения получила называние «трещин Гриффитса» (величина 1…10мкм).
В измельчении материалов органического происхождения роль микро- и макродефектов усиливается под влиянием меняющихся условий внешней среды (температура, влажность, и др.) и техпроцессов, предшествующих измельчению (транспортировка, сушка, хранение, и т.д.) [4,13,39,50,64,66,82].
Корма следует отнести к группе упруго-вязко-пластичных материалов, специфической особенностью которых являются наличие структуры, анизотропия и значительная лабильность прочностных характеристик, во многом обусловленная влиянием влажности [46,50,44].
Схема процесса деформирования упруго-вязко-пластичного тела, состоящего из упруго-пластического скелета и вязкого заполнителя, была разработана Ф.П. Белянкиным [62,73].
При ударной нагрузке вязкий заполнитель оказывает поддержку скелету. Образование пластической деформации начинается с появления первичных трещин скелета, развитие которых приводит к отделению его частей. Этот процесс происходит не мгновенно, а протекает во времени с возрастающей скоростью. При достаточно большом напряжении пластические деформации не успевают развиваться и происходит хрупкое разрушение с образованием только упругих мгновенных деформаций. Рассмотренная схема может быть применена ко многим видам кормов, в том числе и зерну, скелет которого имеет пространственную структуру в виде сот-ячеек, заполненных крахмальными зернами [13,62,73].
Теоретические исследования в области измельчения зерна проведены профессором Я.Н. Куприцем [66], а в дальнейшем продолжены в работах профессора А.Р. Демидова [34]. Куприцем изучались механические свойства зерна, причем не отдельных зерен, а зерновой массы в совокупности. Однако, это были исследования для мукомольного производства, они не затрагивали вопрос об измельчении зерновых культур в молотковых дробилках для нужд комбикормового производств.
Таким образом, технологический процесс измельчения (в частности дробления) кормов весьма сложен, до настоящего времени в теоретических исследованиях не было сформировано общее представление об этом процессе и практически не проводился комплексный сравнительный анализ различных подходов к его описанию.
Дата добавления: 2015-11-30; просмотров: 99 | Нарушение авторских прав