Способ термографической кусковой сепарации сырья (варианты) и устройство для его осуществления (варианты) - RU2006101674A

Реферат

1. Способ термографической кусковой сепарации сырья, который включает поштучную подачу кусков сырья, облучение их электромагнитным излучением сверхвысокой частоты, регистрацию наведенного излучения, определение наличия полезного компонента, сравнение массовой доли полезного компонента в куске с ее пороговым значением и по полученному результату разделение кусков на полезный продукт и пустую породу, отличающийся тем, что каждый кусок сырья облучают электромагнитным излучением сверхвысокой частоты, затем после прекращения облучения и затухания теплообменных процессов между компонентами контролируемого куска, фиксируют тепловую картину контролируемого куска, по которой сначала определяют среднюю температуру контролируемого куска, а затем определяют массовую долю полезного компонента в контролируемом куске по формуле

где Q - массовая доля полезного компонента в куске;

T_U - измеренная установившаяся температура контролируемого куска;

Т_O - температура нагрева пустой породы;

U_O - температура нагрева полезного компонента;

c_r - теплоемкость полезного компонента;

c - теплоемкость пустой породы;

и проверяют условие;

Q≥Q_пор,

где Q_пор - пороговое значение массовой доли полезного компонента в куске,

после чего по полученному результату осуществляют сепарацию кусков сырья на два потока: один из потоков состоит из кусков с массовой долей содержанием полезного компонента меньше некоторого заданного порогового значения, а другой из потоков состоит из кусков с массовой долей содержания полезного компонента не меньше того же порогового значения.

2. Способ термографической кусковой сепарации сырья, который включает поштучную подачу кусков сырья, облучение их электромагнитным излучением сверхвысокой частоты, регистрацию наведенного излучения, определение наличия полезного компонента, сравнение массовой доли полезного компонента в куске с ее пороговой величиной и по полученному результату разделение кусков на полезный продукт и пустую породу, отличающийся тем, что каждый кусок сырья облучают электромагнитным излучением сверхвысокой частоты, а затем после прекращения облучения до момента затухания теплообменных процессов между компонентами куска фиксируют тепловую картину куска, по которой определяют его среднюю температуру, а затем определяют объемный коэффициент концентрации полезного компонента в куске по формуле

где ν - объемный коэффициент концентрации полезного компонента;

Tc - измеренная средняя температура контролируемого куска;

U_O - температура нагрева полезного компонента;

T_O - температура нагрева пустой породы;

и проверяют условие

ν>ν_пор,

ν_доп - пороговое значение объемного коэффициента концентрации полезного компонента,

после чего по полученному результату осуществляют сепарацию кусков сырья на два потока: один из потоков состоит из кусков с содержанием полезного компонента, для которого объемный коэффициент концентрации полезного компонента меньше некоторого заданного порогового значения, а другой поток состоит из кусков с содержанием полезного компонента, для которого объемный коэффициент концентрации полезного компонента не меньше того же заданного порогового значения.

3. Способ термографической кусковой сепарации сырья, который включает поштучную подачу кусков сырья, облучение их электромагнитным излучением сверхвысокой частоты, регистрацию наведенного излучения, определение наличия полезного компонента, сравнение массовой доли полезного компонента в куске с ее пороговой величиной и по полученному результату разделение кусков на полезный продукт и пустую породу, отличающийся тем, что кусок сырья облучают электромагнитным излучением сверхвысокой частоты в течении времени, определяемом по выражению

где t_H - время воздействия электромагнитного СВЧ излучения на контролируемый кусок;

ΔT - требуемое повышение температуры нагрева полезного компонента;

c_r - теплоемкость полезного компонента;

ρ_r - плотность полезного компонента;

f - частота колебаний СВЧ электромагнитного поля;

ε₀ - электрическая постоянная;

ε_r - относительная диэлектрическая проницаемость полезного компонента;

Е_m - напряженность электрического поля СВЧ электромагнитного поля;

tgδ_r - тангенс диэлектрических потерь полезного компонента,

а затем после прекращения облучения, до момента затухания теплообменных процессов между компонентами куска, фиксируют тепловую картину куска по которой определяют его среднюю температуру, а затем определяют массовую долю полезного компонента в контролируемом куске по формуле

где

Q - массовая доля полезного компонента в контролируемом куске;

ΔTc - среднее превышение температуры нагрева контролируемого куска (°К);

ρ - плотность пустой породы;

ε - относительная диэлектрическая проницаемость пустой породы;

tgδ - тангенс диэлектрических потерь пустой породы,

и проверяется условие

Q> Q_пор,

где Q_пор - пороговое значение массовой доли полезного компонента,

после чего по полученному результату осуществляют сепарацию кусков сырья на два потока: один из потоков состоит из кусков с массовой долей содержанием полезного компонента меньше некоторого заданного порогового значения, а другой из потоков состоит из кусков с массовой долей содержания полезного компонента не меньше того же порогового значения.

4. Способ термографической кусковой сепарации сырья, который включает поштучную подачу кусков сырья, облучение их электромагнитным излучением сверхвысокой частоты, регистрацию наведенного излучения, определение наличия полезного компонента, сравнение массовой доли полезного компонента в куске с ее пороговой величиной и по полученному результату разделение кусков на полезный продукт и пустую породу, отличающийся тем, что, каждый кусок сырья облучают электромагнитным излучением, частота которого определяют по формуле

где X_m - максимальный линейный размер куска;

ε₀ - электрическая постоянная;

ε_r - относительная диэлектрическая постоянная полезного компонента;

μ₀ - магнитная постоянная;

μ_r - относительная магнитная проницаемость полезного компонента;

tgδ_r - тангенс диэлектрических потерь полезного компонента,

а время нагрева определяют по формуле

где ΔT - требуемое повышение температуры нагрева полезного компонента;

c_r - удельная теплоемкость полезного компонента;

ρ_r - плотность полезного компонента;

ε_r - относительная электрическая проницаемость полезного компонента;

E_m - напряженность электромагнитного поля, после чего с момента прекращения воздействия электромагнитного поля до момента затухания теплообменных процессов между компонентами куска, неоднократно фиксируют тепловые картины куска, по которым определяют средние температуры контролируемого куска, а на основании полученных данных составляют систему уравнений

где Т₀, Т₁, Т₂, Т₃ - средняя температура куска, определенная в моменты времени t₀, t₁, t₂, t₃.

и решают ее относительно Х₁Х₂Х₃Х₄, после чего определяют коэффициент объемного заполнения полезного компонента по формуле

где c - теплоемкость пустой породы;

ρ - плотность пустой породы;

a - размер зерна полезного компонента;

k_r - коэффициент теплоотдачи полезного компонента;

k - коэффициент теплоотдачи пустой породы;

и проверяют условие

Kν>Kν_пор,

где Kν_пор - пороговое значение коэффициента объемного заполнения полезного компонента,

по полученному результату осуществляют сепарацию кусков сырья на два потока: один из потоков состоит из кусков с содержанием полезного компонента, для которого коэффициент объемного заполнения полезного компонента меньше некоторого заданного порогового значения, а другой поток состоит из кусков с содержанием полезного компонента, для которого коэффициент объемного заполнения полезного компонента не меньше того же заданного порогового значения.

5. Способ термографической кусковой сепарации сырья, который включает поштучную подачу кусков сырья, облучение их электромагнитным излучением сверхвысокой частоты, регистрацию наведенного излучения, определение наличия полезного компонента, сравнение массовой доли полезного компонента в куске с ее пороговой величиной и по полученному результату разделение кусков на полезный продукт и пустую породу, отличающийся тем, что каждый кусок сырья облучают электромагнитным излучением сверхвысокой частоты до нагрева компонентов куска, а после прекращения воздействия электромагнитного излучения, термографической системой фиксируют температурную картину куска после прекращения воздействия электромагнитного поля до момента затухания теплообменных процессов между компонентами куска, при этом по полученной тепловой картине определяют разность максимальной и минимальной температуры куска, а по разности максимальной и минимальной температуры и известному интервалу времени от момента прекращения воздействия электромагнитного поля сверхвысокой частоты до момента регистрации теплового изображения куска, определяют массовую долю полезного компонента в куске, в соответствии с формулой

где Q - массовая доля полезного компонента в контролируемом куске;

U_O - температура нагрева полезного компонента;

Т_O - температура нагрева пустой породы;

ρ_r - плотность полезного компонента;

c_r - теплоемкость полезного компонента;

c - теплоемкость пустой породы;

k_r - коэффициент теплоотдачи полезного компонента;

k - коэффициент теплоотдачи пустой породы;

t_K - интервалу времени от момента прекращения воздействия СВЧ электромагнитного поля до момента регистрации теплового изображения;

a - размер зерна полезного компонента в контролируемом куске;

ΔT(t_K) - разность максимальной и минимальной температуры контролируемого куска в момент регистрации теплового изображения контролируемого куска,

и проверяют условие

Q>Q_пор,

где Q_пор - пороговое значение массовой доли полезного компонента,

после чего по полученному результату осуществляют сепарацию кусков сырья на два потока: один из потоков состоит из кусков с массовой долей содержанием полезного компонента меньше некоторого заданного порогового значения, а другой из потоков состоит из кусков с массовой долей содержания полезного компонента не меньше того же порогового значения.

6. Устройство термографической кусковой сепарации сырья, содержащее, устройство дозированной подачи кусков сырья, состоящее из приемного бункера, питателя с электроприводом, конвейера с электроприводом, установку электромагнитного излучения сверхвысокой частоты с системой управления, датчики наведенного излучения и вычислительное устройство с входным интерфейсом отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит камеру нагрева энергией электромагнитного поля сверхвысокой частоты, подсоединенную к установке излучения электромагнитного поля сверхвысокой частоты, термографическую систему обработки сигналов термодатчиков наведенного теплового излучения, систему управления электроприводом питателя, валковый раскладчик, систему управления электроприводом конвейера, световой узконаправленный излучатель и фотоприемник, датчик положения, причем выход термографической системы соединен с первым входом входного интерфейса, выход которого соединен через вычислительное устройство с входом выходного интерфейса, а второй выход выходного интерфейса соединен с системой управления электропривода питателя, третий выход выходного интерфейса соединен через систему управления установкой сверхвысокой частоты с ее входом, четвертый выход выходного интерфейса, соединен с системой управления электропривода конвейера, на валу которого установлен датчик положения, соединенный со вторым входом входного интерфейса, при этом первый выход выходного интерфейса через устройство сравнения, блок временной задержки и формирователь импульсов управления связан с электропневмоклапаном, установленным так, чтобы иметь возможность взаимодействовать с разделительным устройством подачи в приемник кусков сырья с содержанием полезного компонента менее порогового значения и приемник кусков сырья с содержанием полезного компонента не менее порогового значения.

7. Устройство термографической кусковой сепарации сырья, содержащее устройство дозированной подачи кусков, состоящее из приемного бункера, шнекового питателя с электроприводом, конвейера с электроприводом, установку электромагнитного излучения сверхвысокой частоты с системой ее управления, датчики наведенного излучения, вычислительное устройство с входным интерфейсом, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит камеру нагрева энергией свехвысокой частоты подсоединенную через элемент ввода энергии сверхвысокой частоты к установке излучения энергии сверхвысокой частоты, причем в камере нагрева энергией сверхвысокой частоты размещен валковый раскладчик, состоящий из валков из термостойкого диэлектрика, между которыми расположены элементы замедляющей гребенки с шагом равным¹/₄ длины волны электромагнитного излучения сверхвысокой частоты, а узел выгрузки камеры нагрева энергией сверхвысокой частоты снабжен ловушкой энергии сверхвысокой частоты с четвертьволновыми отражательными элементами, кроме того устройство содержит термографическую систему обработки сигналов, систему управления электроприводом шнекового питателя, систему управления электроприводом конвейера, световой узконаправленный излучатель и фотоприемник, а также датчик положения, при этом выход термографической системы соединен с первым входом входного интерфейса, выход которого соединен через вычислительное устройство с входом выходного интерфейса, второй выход выходного интерфейса соединен с системой управления электроприводом шнекового питателя, третий выход выходного интерфейса соединен через систему управления установкой излучения энергии сверхвысокой частоты с ее входом, четвертый выход выходного интерфейса соединен с системой управления электропривода конвейера, на валу которого установлен датчик положения, соединенный со вторым входом входного интерфейса, при этом первый выход выходного интерфейса через устройство сравнения, блок временной задержки и формирователь импульсов управления связан с электропневмоклапаном, установленным так, чтобы иметь возможность взаимодействовать с разделительным устройством подачи в приемник кусков сырья с содержанием полезного компонента менее порогового значения и приемник кусков сырья с содержанием полезного компонента не менее порогового значения.