Введение к работе
з .
Актуальность темы исследования. Одним из распространенных процессов переработки сыпучих материалов в химической и других отраслях промышленности является процесс смешивания. Однако большинство современных смесительных устройств, используемых на предприятиях промышленности, морально устарели, металло - и энергоёмки и во многих случаях не способны обеспечивать надлежащее качество смеси. Среди применяемого смесительного оборудования наиболее эффективно проявили себя аппараты, в которых процесс смешивания происходит в разреженном состоянии с ударным взаимодействием потоков с рабочими органами. В ряде технологических процессов возникает задача последующего уплотнения смеси, например, с целью экономии тары, облегчения операций транспортировки и хранения полученного продукта. Однако в настоящее время практически отсутствуют конструкции устройств, обеспечивающих высокое качество смешения с последующей деаэрацией смеси. . Наиболее целесообразными для этих целей являются устройства с использованием подвижной ленты, в которых зоны смешения и уплотнения связаны транспортной системой. Вследствие малой изученности процессов образования дисперсных потоков и их ударного взаимодействия с преградами различной формы, происходящих в смесителях, отсутствия универсальной физической модели перераспределения частиц во внутреннем объеме аппарата, а также процессов последующей деаэрации необходимы теоретические и экспериментальные исследования. Это позволит выдать рекомендации по конструированию аппаратов и созданию методов их расчета.
Цели работы. Целями настоящей работы являются:
-моделирование процессов струйного смешивания сыпучих материалов за счет ударного взаимодействия с преградой и последующего уплотнения смеси в технологической линии с использованием новых ленточных устройств;
-разработка методики инженерного расчета аппарата для последовательного осуществления операций смешивания тонкодисперсных компонентов и деаэрирования получаемого продукта.
Для достижения указанных целей были поставлены и решены следующие задачи:
- создание математической модели процесса смешивания сыпучих
материалов при ударном взаимодействии потока твердых частиц с рабочими
органами аппарата;
получение на основе математической модели процесса смешивания выражения для коэффициента неоднородности смеси как основного параметра, определяющего качество смеси;
проведение экспериментальных исследований по выявлению механизма взаимодействия струйного потока с отбойными элементами различной формы, определение коэффициента отражения твердых частиц;
экспериментальное и теоретическое исследование механизма деаэрации тонкодисперсных компонентов в зазоре ролик-лента;
- проверка адекватности разработанных моделей опытным данным,
полученным на лабораторных установках;
- создание на основе теоретических и экспериментальных исследований
методики инженерного расчета устройства для струйного смешивания сыпучих
сред с последующим уплотнением смеси; получение оптимальных значений
режимных и конструктивных параметров аппарата.
Научная новизна работы.
- Впервые разработан и изучен механизм ударного взаимодействия
струйных потоков сыпучих материалов с отбойным элементом с целью их
перемешивания и представлено его математическое описание. Определены
значения коэффициентов отражения твердых частиц для некоторых материалов
при ударном взаимодействии с рабочим органом.
Опытным путем получены значения коэффициентов газопроницаемости и модулей упругости для смесей порошкообразных материалов.
На основе цикла опытных и теоретических исследований определены основные параметры уплотнения смеси в зазоре ролик-лента и выявлен механизм деаэрации.
- Разработаны конструкции новых устройств для смешивания с
последующим уплотнением сыпучих материалов в аппарате с подвижной
транспортерной лентой.
- Создана научно обоснованная и экспериментально проверенная методика
инженерного расчета оптимальных значений режимных и конструктивных
параметров аппарата.
На защиту выносятся следующие положения;
математическое описание механизма ударного взаимодействия сыпучих материалов с отбойными элементами различной формы;
математическая модель процесса смешивания сыпучих материалов при ударном взаимодействии с рабочими органами устройства и зависимость для коэффициента неоднородности смеси;
основные результаты опытных и теоретических исследований процесса уплотнения тонкодисперсных материалов в зазоре ролик-лента;
конструкции и метод расчета аппарата для струйного смешивания сыпучих материалов с последующим уплотнением смеси.
Практическая ценность работы:
использование разработанного устройства позволяет получать однородные дегазированные смеси сыпучих материалов при достаточно высокой производительности и низких энергозатратах;
предложена методика инженерного расчета аппарата с подвижной лентой, которая находит использование при разработке оборудования для смешивания с последующим уплотнением сыпучих материалов в задачах химической и других отраслей промышленности.
Достоверность полученных результатов. Достоверность научных положений и выводов диссертации базируется на комплексном применении современных физико-механических и математических методов анализа, а также удовлетворительным совпадением теоретических и экспериментальных данных.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на Международных конгрессах по химии и процессам химической технологии «CHISA 2006» в Чехии (г. Прага) и «PARTEC 2007» в Германии (г. Нюрнберг);
ХХП научной конференции стран СНГ «Дисперсные системы» в 2008 г. в Украине (г. Одесса).
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложения. Общий объем работы - 130 стр., в том числе 130 стр. основного текста, включая рисунки и таблицы, с приложениями и списком литературы из 107 наименований.
Публикации. По материалам выполненных исследований опубликовано 10 научных работ, в том числе 2 статьи в реферируемых отечественных периодических изданиях, 4 тезиса докладов и 4 патента на изобретение.
Личный вклад автора состоит в разработке математических моделей, непосредственном участии в постановке исследовательских экспериментов, формулировке выводов из каждого раздела работы, написания и редактирования статей, заявок на изобретения и тезисов докладов.
