Введение к работе
Актуальность темы
Повышение качества сыпучих материалов бытового и промышленного назначения требует создания новых методов и оборудования для нанесения оболочек на зернистые материалы.
Нанесение оболочек позволяет смешивать несмешивающиеся друг с другом соединения, придавая материалам в оболочках новые свойства. Несмогря на многообразие конструкций дражираторов, необходимо создавать новые, более совершенные варианты, с малыми затратами энергии и наибольшей производительностью процесса. При этом интерес представляет дражировочное оборудование, легко встраиваемое в автоматизированные линии с обеспечением автоматического контроля качества получаемых гранул.
При дражировании, 4и гранулировании первым требованием к автоматизируемому агрегату является пригодность самого объекта к автоматизации, т.е. наличие возможностей воздействия на него изменением параметров режима работы. .
Выбор параметров и автоматический контроль этих параметров разработаны недостаточно и требуют дальнейших исследований.
Объектом исследования в.настоящей работе является процесс нанесения оболочек на гранулы в барабанных дражираторах. Барабанные дражираторы, которые широко используются на практике, обладают наибольшей функциональностью и производительностью. Однако, они имеют ряд существенных недостатков: особенности конструкции барабанных дражираторов затрудняют осуществление автоматизированного контроля качества получаемых гранул; трудно получить гранулы с большой толщиной оболочки.
Существующие математические методы описания процесса роста гранул требуют большого объема экспериментальных данных при подборе эмпирических коэффициентов, не всегда учитывают картину движения сыпучего материала, процессы истирания и сушки. Недостаточность теоретических знаний в области дражирования гранулированного материала затрудняет создание нового высокоэффективного оборудования и определение оптимальных режимных параметров процесса, что, как правило, приводит к неоправданным затратам энергии и снижению качества продукции.
Этим определяется актуальность задач по созданию нового дражировочного оборудования. При разработке этого оборудования необходимо провести всесторонний анализ всех стадий процесса, включая сушку, чтобы подготовить обоснованные данные и рекомендации для проектирования аппаратуры. Решению этих задач и посвящена данная работа.
Целью диссертационной работы
является разработка математических моделей дражирования сыпучих материалов и определение оптимальных режимных параметров процесса.
Для достижения цели поставлены и решены следующие задачи:
- разработать модель сушки гранулированных материалов, позволяющую
определять время процесса в зависимости от влажности гранул;
- разработать метод контроля влажности, основанный на статистическом методе ее распределения в гранулированном материале;
- создать математическую модель, реализующую алгоритм контроля
влажности по статистическим характеристикам;
разработать автоматическое устройство контроля влажности;
провести апробацию устройства в производственных условиях с
использованием модели сушки и контроля влажности гранул.
Научная новизна
В работе предложены и разработаны:
- математическая модель сушки монодисперсных и полидисперсных
гранул во вращающемся барабанном и спиральном дражираторах;
- метод контроля влажности по статистическим характеристикам выборочных значений контролируемого параметра при косвенном методе ее определения;
результаты экспериментальных исследований влияния влажности гранул на эффективность нанесения оболочек;
электронное устройство для автоматического контроля влажности гранул в смесителя х-дражираторах;
методика расчета дражиратора с учетом влажности готового продукта.
На зашиту выносятся следующие положения:
математическая модель сушки монодисперсных и полидисперсных гранул во вращающемся барабанном и спиральном дражираторах;
результаты моделирования зависимости времени сушки от влажности гранулируемого материала;
метод контроля влажности по статистическим характеристикам выборочных значений контролируемого параметра при косвенном методе ее измерении;
методика и результаты экспериментальных исследований влияния влажности гранул при нанесении оболочек;
инженерная методика расчета дражиратора с автоматическим контролем влажности готового продукта.
Практическую ценность представляют:
использование электронного устройства для автоматического контроля влажности гранул в смесителях-дражираторах;
опытные испытания дражиратора с контролем влажности гранул в процессе сушки. ......
Достоверность полученных результатов
Достоверность научных положений и выводов диссертации базируется на комплексном применении современных физико-математических методов анализа, а также удовлетворительным совпадением теоретических и экспериментальных результатов при автоматизированном процессе сушки в барабанном дражираторе.
Методы исследовании
В работе использованы математический аппарат описания процессов нанесения оболочек на гранулированные материалы, вероятностные и статистические методы.
Апробация работы
Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на III
Всероссийской научно-технической конференции "ДНДС-99" (Чебоксары, 1999
г.), юбилейной научной конференции, посвященной 30-летию Ярославского
государственного университета им. П.Г. Демидова (Ярославль, 2000 г.). IV
Всероссийской научной интернет-конференции "Компьютерное и
математическое моделирование в естественных и технических науках" (Тамбов. 2002 г.), международной конференции "Информационные технологии моделирования и управления" (Воронеж, 2004 г.).
Публикации ' ;>>
Материалы диссертации получили отражение в И публикациях.
Структура и объем работы
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав.-выводов по работе, списка литературы из 103 наименований. Работа изложена на 139 страницах машинописного текста, 39 рисунков, 5 таблиц , 3 приложения.
Реализация результатов работы
Результаты работы внедрены в экспериментальном цехе ООО НПП "Росток", г. Ярославль.
