垃圾转运站风选装置设计与仿真研究(12)

垃圾转运站风选装置设计与仿真研究

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v - 为沉降速度。 根据牛顿定律: Go-R=mdv/dt

则有： dv/dt= Go-R/m= V(ρ2-ρ1)g-Φd²vρ1/vρ2s

刚开始沉降时，v=0，此时颗粒加速度最大，其值为重力加速度，为球形颗粒的初加速度，也是最大加速度。随着沉降时间的增大，速度也随着增大，此时由于空气阻力也增大，因此加速度减小。而当速度增到一定程度时，空气阻力与重力刚好相等，速度就不再增加，物体达到匀速运动，将此时速度记为v0，称为悬浮速度。

上述运动过程为固体颗粒在静止空气中运行的规律，如果将固体颗粒置于流动如上升的空气中，则其速度v = v0 - va 。可见，固体颗粒下降的悬浮速度还是取决于密度，而其在流动空气中则取决于上升气流的速度与固体密度。故可将其关系表示如下：

当v0〈 va时，v〈 0，则固体向上运动； 当v0 = va时，v = 0，则固体作悬浮运动； 当v0 >va时，v > 0，则固体向下运动。

卧选时，物料是在空气中的压力及本身的重力作用下按粒度或密度进行分选的，如图3-1中示，其中R为空气动压力，G为颗粒自身重力，其值分别为：

R =Фρ1dv

2

2

322

ρ2dg-Фρ1dv 6

式中：Ф——空气阻力系数, 取

16

G =mg-Фρ1dv=

2

2

ρ1——空气密度，取1.2 kg/m

d——颗粒粒度 m

图3-1空气中固体颗粒受力示意图

v——空气相对于颗粒的速度 m/s

3

据此，在空气中运动或悬浮的颗粒受到两个

互相垂直的力的作用，而且在各自的方向上彼此互不影响，在水平方向上空气动压力是由空气的流动速度决定的；在竖直方向上，颗粒受到重力和竖直方向上空气的阻力。如果物体下降高度一定，则其在空中运动的时间也一定，那么其水平运动距离也一定。同时，随着密度的不同其运动距离也各不相同，据此可以将密度不同的垃圾分离开来。如此便可将纸和塑料从其他垃圾中分选出来。

第四章 风选装置功能设计

垃圾转运站风选装置设计与仿真研究

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4.1 卧式风选机功能设计

水平主流方向风力分选机（卧式风力分选机）简图如下：

(a) (b) (c)

图4-1 水平气流分选机的构造和工作原理

1—给料；2—给料机；3—空气；4—重质颗粒；5—中等颗粒；6—轻质颗粒

该机从侧面送风，固体垃圾经破碎机破碎随空气一起由2送入气流工作室内。送入的垃圾量应根据鼓风机的功率、风速及给料机的运输装置共同确定。具体设计此处从略。

物料进入工作室后，被水平方向的气流吹散，固体废物中的各种组分沿着不同的运动轨迹分别落入重质组分、中质组分和轻质组分收集槽中。有经验表明，水平气流分选机的最佳风速为20m/s。各种组分不同的运动轨迹是在空气动压力及本身的重力作用下形成的。颗粒的运动方向与二力的合力方向一致，与水平方向成一夹角。水平气流速度一定，颗粒粒度相同时，密度大的颗粒沿与水平夹角较大的方向运动，落入重颗粒槽中；密度较小的颗粒则与水平夹角较小的方向运动，落入中颗粒槽中；轻颗粒则落入距送料口较远的轻颗粒槽中。（a）中物料由送料机送入，气流由3从物料底部鼓入。在空气动压力及重力的作用下，重颗粒落入4中，中等颗粒落入5中，轻颗粒落入6中。（b）中物料由送料机从顶部送入，下落一段距离后到达气流工作区。重颗粒落入4中，中等颗粒落入5中，轻颗粒落入6中。如图(c)中为改进后的原理图。

4.1.1 主要功能

4.1.1.1纸片、塑料制品同重颗粒与中等颗粒的分离

要将刚经过磁选处理的待处理垃圾进行风选处理就必须需要动力，根据卧室风力分选机工作原理知道，该过程需要水平方向高速流动空气流。由惯性与质量成正比知，质量大的物体惯性大、质量小的物体惯性小，对于惯性小的物体来说要改变其运动趋势比改变惯性大的物体容易。在该分选中，由于空气的运动使其有动量。当纸片与塑料制品在流动的空气中，会受到其影响使动量发生改变：惯性小的物体速度改变大，惯性大的物体