Производительность предлагаемого конусного барабана определяем с учетом наклона оси вращения барабана к горизонту, в сторону загрузки.

где уш - насыпная масса шихты, т/м3;

n - частота вращения барабана мин-1;

Dp - средний диаметр барабана;

X - угол охвата барабана шихтой; є - угол скатывания шихты.

Частота вращения барабана определяется из условия сохранения режима перекатывания:

где B - критерий режима переката B = 0,063 .[5]

Угол охвата барабана шихтой находим из выражения степени заполне­ния барабана шихтой:

где д - степень заполнения барабана шихтой.

Из уравнения (4.24) невозможно выразить в аналитическом виде значе­ние Л, поэтому оно может быть решено итерационными методами с требуе­мой точностью. Кроме этого, в силу непостоянства диаметра величина Л бу­дет изменяться по длине барабана. Для уточненного расчета можно выразить величину Л в виде функционала Л = f (x), где x текущая длина (линейная координата рассматриваемого сечения барабана).

Для исследования была создана математическая модель, связывающая параметры окомкователя с его производительностью. Результаты моделиро­вания представлены на рис. 4.8.

Время пребывания шихты различных классов крупности значительно рознится. Крупные (кондиционные) фракции покидают барабан значительно быстрее, а мелкие фракции в силу особенностей движения в конусном бара­бане, переходят в режим рециркуляции и участвуют в процессе окомкования (окатывания) многократно, пока не образуют (путем роста) фракцию конди­ционного размера.

Таким образом, процесс образования гранул в конусном барабане носит явно выраженный рециркуляционный характер, что позволяет говорить о по­лучении требуемого фракционного состава путем варьирования фракцион­
ным составом исходной шихты, и конструктивными параметрами конусного гранулятора: углом наклона оси вращения и углом раскрытия конуса.

Для определения оптимальных параметров барабана была составлена программа по предложенному алгоритму.

Масса шихты, находящуюся в работающем конусном барабанном оком- кователе, определяется площадью сегмента, занимаемой шихтой и длину ба­рабана.

Площадь сечения шихты находим по формуле

В этой формуле А и R изменяются - значит, площадь сечения сегмента будет изменяться по длине барабана. Объём материала в барабане будет ра­вен интегралу

Радиус рассматриваемого сечения R и А изменяется по длине барабана и определяется простым геометрическим соотношением:

R = — + x • tga,

где x - текущее расстояние от загрузочного торца барабана до рассматрива­емого сечения;

d - диаметр конусного барабана загрузочного торца.

Массу шихты находим по уравнению

m = Г насV,

Л

где V - объем, занимаемый шихтой в барабане м.

л

Уіая - удельная насыпная масса т / м.

Производительность для фракций шихты различной крупности будет различна. Данные расчета времени пребывания шихты в барабане сведены в таблицу 4.2.

Таблица 4.2

Производительность окомкователя для фракций шихты различной круп­ности