Comparison of different approaches to determining the duration of collision of solids under grinding

Abstract

Достоверное прогнозирование фракционного состава измельченного твердого топлива и энергозатрат на измельчение на угольных электростанциях и других материалов в смежных производствах химической, строительной и других отраслей промышленности требует разработки адекватных моделей и методов расчета процессов измельчения. Чаще всего измельчение реализуется стесненным (шаровые барабанные мельницы) или свободным (молотковые мельницы) ударным взаимодействием измельчаемых частиц с твердой поверхностью. Эволюция механического состояния частицы при ударном нагружении является важнейшей составляющей собственно измельчения. Поэтому важно знать, какие из моделей ударного нагружения наиболее приемлемы для расчета измельчения частиц. При описании процесса упругого удара обычно применяются классические непрерывные модели сплошной среды. Кроме того, в настоящее время все шире используются дискретные подходы к описанию процессов в твердых телах. В этой связи становится уместным провести сравнение результатов, полученных с использованием различных моделей, в целях определения их адекватности и областей применимости. Материалы и методы: Рассмотрены методы, использующие подходы классической механики сплошной среды, а также модели, основанные на теории распространения упругих волн в твердом материале. В качестве альтернативы рассмотрен метод дискретных элементов, описывающий сплошную среду как систему взаимосвязанных составных частей. Результаты: Представлены результаты исследования влияния размера твердого тела, скорости в момент удара и упругих свойств материала на продолжительность упругого соударения тела с поверхностью. Проведен сравнительный анализ результатов, полученных с использованием различных подходов. Выводы: Данные, полученные с помощью дискретной модели тела, хорошо коррелируют с результатами, которые можно получить при использовании непрерывных моделей, и не противоречат существующим представлениям о сути процесса упругого столкновения. Их следует рекомендовать для использования в моделях ударного измельчения. Ключевые слова: ударное измельчение, модель твердого тела, продолжительность удара, метод дискретных элементов.