Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 5
Глава IV ОБЗОР СОВРЕМЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТОНКОСЛОЙНОГО ДВИЖЕНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ 10
1.1. Современные конструкции аппаратов по переработке сыпучих материалов в тонких слоях 10
І.І.І. Аппараты с вращающимися рабочими поверхностями 10
І.Т.2. Аппараты с неподвижными рабочими поверхностями 18
І.Т.З. Аппараты с комбинированным движением сыпучих материалов по рабочим поверхностям 20
•1.1.Ч.Г Аппараты с использованием тонкослойных свободных завес из
сыпучего материала 24
1.2. Основные математические модели и методы расчета оборудования 30
І;2.ї. Математические модели и методы расчета разбрасывателей, формирующих завесы сыпучего материала 30
1.2.:2,: Механизмы и математические модели процесса смешения сыпучих
материалов 38
1.3. Выводы по главе и постановка задач исследований ."50
Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА В ЗАВЕСАХ; ФОРМИРУЕМЫХ РАЗБРАСЫВАТЕЛЯМИ РАЗЛИЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ 52
2.1. Описание экспериментальной установки для исследования завес сыпучего мате риала І • 52
2.2. Определение основных характеристик движения тонких слоев и свободных завес сыпучего материала ,54
2.2.1. Насадки с гладким нижним диском
2.2.2." Насадки с радиальными ребрами 61
2.2; 3. Насадки с ребрами сложной конфигурации 85
2.3. Изучение ударного взаимодействия-пото ков сыпучих материалов а неподвижными
рабочими органами смесительных аппаратов 102
2Л. Результаты исследований и выводы по главе 112
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ СМЕШЕНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ В ЦЕНТРОБЕЖНОМ СМЕСИТЕЛЕ НОВОГО ТИПА 115
З 1. Описание конструкции смесителя 115
3.2. Лабораторная установка смесительной головки и методика проведения экспериментальных исследований 117
3.3. Экспериментальные исследования смесительной головки 128
3.4. Математическая модель процесса смешения сыпучих материалов в аппарате 132
3.5. Исследование дозирования сыпучих компонентов .1 143
3.6. Результаты исследований и выводы по главе 147
Глава 4. "ИНЖЕНЕРНЫЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА СМЕСИТЕЛЕЙ С ТОНКОСЛОЙНЫМ ДВИЖЕНИЕМ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ ПО РАБОЧИМ ПОВЕРХНОСТЯМ И В ВИДЕ СВОБОДНЫХ ЗАВЕС .: 149
4.1. Инженерная методика расчета разбрасывателей сыпучего материала 149
4.1.1. Блок-схемы расчета потоков сыпучего материала, образуемых разбрасывателями различных конструкций 149
4.1.2. Блок-схемы расчета взаимодействия потоков сыпучего материала с неподвижной цилиндрической поверхностью 154
4.Ї.З. Пример расчета разбрасывателя .: 161
4.2.: Инженерная методика расчета оптимальной конструкции смесителя с тонкослойным движением сыпучих материалов ." 165
4.2 Л.1 Блок-схемы расчета смесительных головок различных конструкций 165
4.2.2. Номограммы к инженерному расчету основных конструктивных и режимных параметров смесителя 170
4.2.3. Пример расчета смесителя • 176
4.3. Выводы по главе т 177
Глава 5. ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ И ВНЕДРЕНИЕ СМЕСИТЕЛЯ С ТОНКОСЛОЙНЫМ ДВИЖЕНИЕМ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ 179
5Л. Описание опытно-промышленной установки смесителя 179
5,. Результаты опытно-промышленных испытаний смесителя в производстве пушновита 181
5.3. Результаты опытно-промышленных испытаний смесителя применительно к дражированию семян сельскохозяйственных культур 7 I"7
5.4. Результаты опытно-промышленных испытаний смесителя в производстве огнету шащих составов 190
5іт5. Рекомендации по разработке и эксплуатации смесителей на принципе исполь-зования тонкослойного движения сыпучих материалов
5.6. Выводы по главе 194
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ 195
ЛИТЕРАТУРА .- 198
ПРИЛОЖЕНИЯ 208
Введение к работе
В решениях ХХУ1 съезда КПСС подчеркивается, что развитие науки и техники должно быть подчинено решению экономических и социальных задач советского общества, ускорению перевода экономики на путь интенсивного развития, повышению эффективности общественного производства» На основе использования достижений науки и техники предусматривается повышение в оптимальных пределах единичной мощности машин и оборудования при одновременном уменьшении их габаритов, металлоемкости, энергопотребления и снижения стоимости на единицу конечного полезного эффекта /І/І1
Большая роль в создании материально-технической базы коммунизма отводится развитию химической промышленности. Высокие темпы её развития, повышение качества химических продуктов нераз » рывно связаны с интенсификацией производственных процессов. Одна из основных проблем, возникающих при расширении масштабов совместной переработки твердых и жидких материалов в химической и других отраслях промышленности, заключается в приготовлении однородных по составу композиций;™ Сейчас в различных производствах используется большое число разных по конструкции смесителей, в каждом из которых процессы смешения протекают неодинаково в зависимости от физико-механических свойств исходных компонентов Несмотря на то, что процесс смешения материалов известен и использовался с давних времен, он и в настоящее время остается одним из самых малоисследованных физических процессов /2/ В изучении процессов смешения сыпучих сред исследователями в последние годы достигнут значительный прогресс, направленный на создание нового высокоэффективного смесительного оборудования В то же время разработка аппаратуре по переработке жидких и сыпучих компонентов идет сравнительно медленными темпами, и на производстве для этих целей часто еще используются малоэффективные аппараты с мешалками Расширение масштабов и объемов переработки сыпучих и жидких материалов требует создания оборудования непрерывного действия, в котором поступление компонентов на смешение, выдача готовой смеси осуществляется непрерывно Смесители непрерывного действия с движением сыпучих матери алов в тонких слоях и свободных завесах обладают целым рядом существенных преимуществ по сравнению с другими видами смесительных аппаратов» Основное из них заключается в том, что протекание процессов в тонких слоях сыпучего материала происходит с боль-шой поверхностью контакта фаз Не менее важно, учитывая современ ный дефицит энергии, что в таких аппаратах можно перерабатывать большие объемы материалов при низких энергетических затратах -причем формирование тонкослойного движения, организация контактирования потоков сравнительно просто оформляются конструктивно Такие способы переработки и аппараты, являющиеся аппаратами большой единичной мощности, особенно целесообразны в крупнотоннажных производствах (в производстве минеральных удобрений, в химичео кой, строительной, медицинской, пищевой и других отраслях промышленности) /3-5/ Отсутствие в настоящее время аналитического описания движе ния материалов в тонкослойных свободных завесах сдерживает создание новых совершенных конструкций смесителей.
Основной целью диссертационной работы является разработка, создание методов расчета и внедрение в производство смесителя о тонкослойным движением сыпучих материалов по рабочим поверхностям и в виде свободных завесі1 Для достижения этой цели в настоящей работе выполнены теоретические и экспериментальные исследования разбрасывателей, формирующих завесы сыпучего материала, и создана инженерная методика их расчета? Разработана конструкция нового смесителя на принципе использования тонкослойного движения сыпучих материалов и прове-дены экспериментальные исследования влияния на качество смешения его основных конструктивных и режимных параметров Построена ма -тематическая модель процесса смешения сыпучих материалов в новом смесителе и создана инженерная методика его расчета Проведены опытно-промышленные испытания и осуществлено внедрение смесителя в производство.
Диссертация состоит из 5 глав и содержит 254 страницы, 77 иллюстраций, 102 литературных источника, 47 страниц приложений, В 1 главе сделан обзор современных конструкций аппаратов по переработке сыпучих материалов в тонких слоях, выполнен анализ математических моделей и методов расчета разбрасывателей, форми » рующих завесы сыпучего материала, а также механизмов и матема-тических моделей процесса смешения сыпучих материалов І1 Обоснована актуальность исследований движения сыпучих материалов в тонких слоях и свободных завесах, направленных на разработку мето» дов расчета новых высокоэффективных конструкций смесителеЩ Во 2 главе приведены результаты теоретических и эксперимент тальных исследований движения сыпучего материала в завесах, образуемых вращающимися разбрасывателями различных конструкций. Получены выражения для скоростей и уравнения траекторий частиц, покинувших вращающиеся разбрасыватели, установлена зависимость толщины стенки завесы и объемной плотности частиц в завесе от угловой скорости вращения разбрасывателя, расхода сыпучего материала, дисперсности его частиц и расстояния от разбрасывателя? Сделана оценка вероятности столкновения частиц в завесе с части » цами, проходящими сквозь завесу. Изучено ударное взаимодействие потоков сыпучих материалов с неподвижными рабочими органами смесительных аппаратов; определена толщина слоя отраженных частиц и объемная концентрация частиц в отраженном потоке.
В 3 главе изложены экспериментальные исследования влияния на качество смешения конструктивных и режимных параметров смесительной головки центробежного смесителя нового типа, раэработана математическая модель процесса смешения сыпучих материалов в аппарате, приведены результаты исследования дозирования сыпучих компонентов.
В 4 главе представлена инженерная методика расчета разбрасывателей сыпучего материала, приводятся блок-схемы и номограммы к расчету основных режимных и конструктивных параметров смесителя нового типа, приведены примеры расчета разбрасывателя и смесителя В 5 главе изложены результаты опытно-промышленных испытаний смесителя применительно к производству пушновита, дражированию семян сельскохозяйственных культур и приготовлению огнетушащих составов. Даны рекомендации по разработке и эксплуатации смесителей на принципе использования тонкослойного движения сыпучих материалов.
На защиту выносятся:
- результаты теоретических и экспериментальных исследований движения сыпучих материалов в тонких слрях и свободных завесах;
- результаты теоретических и экспериментальных исследований ударного взаимодействия потоков сыпучих материалов с неподвижной цилиндрической поверхностью;
- конструкция нового смесителя, выполненного на принципе использования тонкослойного движения сыпучих материалов;
- результаты экспериментальных исследований по определению качества смеси, приготовленной в смесительной головке аппарата нового типа;
- математическая модель процесса смешения сыпучих материалов в новом смесителе;
- инженерная методика расчета и рекомендации по выбору разбрасывателей, формирующих завесы сыпучего материала;
- инженерная методика расчета оптимальной конструкции смесителя с тонкослойным движением сыпучих материалов, номограммы к расчету основных конструктивных и режимных параметров смесителя;
- результаты опытно-промышленных испытаний и внедрения в производство смесителя нового типа.
