Питання енергоефективності на сьогоднішній день є одним з головних на кожному підприємстві. Процес подрібнення в кульових барабанних млинах є дуже енергоємним, адже на частку помелу припадає до 45% від загального обсягу енерговитрат. Таким чином, можна відзначити, що неможливо точно оцінити величину потужності, споживаної приводом млина, без урахування сукупності всіх факторів, що впливають на процес подрібнення, таких як: контакт помольних тіл, їх зіткнення, передача механічної енергії від одного молольного тіла іншому, а потім і барабану млина.
Велику кількість досліджень від класичних теорій до сучасних робіт направлено на визначення потужності, споживаної приводом кульових барабанних млинів.
Умовно потужність, споживану приводом, можна розділити на корисну і шкідливу складові, що витрачається на:
- подрібнення нового матеріалу, який надходить в млин;
- підйом помольного завантаження (сталевих помольних куль) на певну висоту;
- перетворення механічної енергії в теплову;
- знос футеровки і помольних тіл;
- втрати в механічній передачі.
Потужність, споживана приводом млина, визначається за формулою:
де: Р0 – потужність, що витрачається на обертання барабана млина, кВт;
Рхх – потужність, що витрачається на подолання сил тертя в підшипникових вузлах при відсутності помольних тіл в барабані млина, кВт;
РДОД – потужність, що витрачається на подолання втрат, пов’язаних зі збільшенням сил тертя в підшипникових вузлах, що виникають під дією ваги помольних тіл, кВт;
Величина Рхх складової потужності, що входить в формулу, визначається за емпіричною формулою Всесоюзного теплотехнічного і Центрального котлотурбінного інститутів:
де: D – діаметр барабана млина в світлі, м;
L – довжина барабана млина, м;
n – частота обертання барабана млина, хв-1.
Значення складової РДОД визначається також за емпіричною формулою:
де: КДОД = GH / GКОР– коефіцієнт, що дорівнює відношенню маси помольного завантаження до маси корпусу млина, частки од.
Узагальнена методика проф. Олевського В.А. за визначенням основної складової потужності Р0 на основі теоретичних досліджень Андрєєва С.Є., Неронова Н.П. та ін. передбачає допущення, що тільки радіальна складова швидкості помольних тіл робить корисну роботу, а також вводить поправку на малорухливість ядра помольних тіл в кульової млині:
де: A – константа Андрєєва С.Є., яка дорівнює 2,31;
γ – насипна щільність помольних тіл, кг / куб.м;
S – безрозмірний коефіцієнт, який залежить від відносної швидкості обертання барабана млина та коефіцієнта заповнення млина, а також від експлуатаційних умов, частки од.
Варіант формули Олевського В.А. узагальнює більшість відомих залежностей по визначенню потужності, споживаної приводом млина, незалежно від режиму роботи помольних тіл (каскадного, водоспадного або змішаного). Похибка результатів розрахунків за формулою Олевського В.А. не перевищує 4%. Саму формулу представимо нижче:
де: f – коефіцієнт, який залежить від продуктивності млина, профілю і товщини футеровки, живого перетину решітки та інших факторів, частки од .;
Ki- коефіцієнт запасу потужності двигуна, частки од .;
η – коефіцієнт корисної дії механічної передачі, частки од.
Порівняльний аналіз обчислених значень потужності, споживаної приводом кульового барабанного млина, показав, що найбільш точним є теоретичний метод Андрєєва С.Є., який може бути застосований не тільки для каскадного, але і для водоспадного і змішаного режимів, тому що автором враховується ковзання помольних тіл по футеровці. У наступних публікаціях ми спробуємо розібрати даний метод більш детально.