Введение к работе
Актуальность темы исследования. В асфальтобетонной промышленности ^шествует ряд проблем, связанных с транспортированием и хранением битума, ік наиболее дорогостоящего материала. Битум обладает повышенными адгези-нными свойствами, что является существенной проблемой для его транспортиро-1НИЯ в холодном состоянии. Поэтому его поставка и хранение осуществляется в идком состоянии при постоянном подогреве, что значительно увеличивает энергические затраты.
Для решения этих проблем было бы целесообразно обеспечить хранение би-тз. в холодном состоянии в виде гранул, способных обеспечить свою индивиду-іьность. Это позволит снабжать вяжущим отдаленные от источников битума эъекты, а также перевозить его без риска застывания. С помощью последова-;льной реализации процессов диспергирования, смешивания и уплотнения воз-ожно получение такого материала.
В настоящее время практически отсутствуют конструкции устройств, обеспе-ивающих получение продукта на основе гранулированного битума. Наиболее це-гсообразными для этих целей являются аппараты с использованием поворотных лройств, в которых зоны распыливания, смешивания и уплотнения связаны эанспортной системой.
Ввиду малой изученности процессов образования дисперсных потоков капель нтума, отсутствия универсальной физической модели смешивания твердеющих астиц с мелкодисперсными порошками и операций последующего гранулирова-ия смеси, необходимы теоретические и экспериментальные исследования этих роцессов. Это позволит сформулировать рекомендации по конструированию ап-аратов такого типа и разработке методов их расчета.
Цель работы - математическое описание процессов диспергирования высо-этемпературного битума, смешивания его капель с минеральным порошком, ме-шического уплотнения смеси в валково-ленточном аппарате для получения гравированного материала с заданными свойствами, проведение цикла опытных ^следований и на основе полученных данных - разработка методики расчета роизводительности устройства для получения гранул.
Для достижения данной цели были поставлены и решены следующие задачи:
создание математического описания процесса диспергирования высокотем-гратурного битума и выявление закономерностей распределения капель по раз-ггчным признакам, в том числе данных по их средним размерам;
выявление механизма смешивания твердеющих частиц распыленного биту-а с порошкообразным материалом с целью получения минимального значения юффициента вариации концентрации частиц ключевого компонента в смеси;
исследование процесса уплотнения при гранулировании комплексных час-щ в валково-ленточном аппарате, а также проведение испытаний гранулирован-эго битума и образцов на его основе;
создание на основе теоретических и экспериментальных исследований ме->дики расчета производительности устройства для получения комплексных гра-
нул и разработка технического проекта опытно-промышленного аппарата для этих целей.
Научная новизна работы.
Представлено математическое описание механизма распыливания вязкой жидкости - битума - при высокой температуре согласно стохастическому подходу с учетом расширения факела распыла и физико-механических характеристик материала.
Впервые с использованием компьютерного метода, основанного на обработке цветных фотографий, получены основные дисперсные характеристики распыленных потоков вязкой жидкости: средние значения диаметров капель битума и данные о распределениях их числа по различным признакам.
Представлено математическое описание и предложен рациональный способ организации процесса смешивания твердеющих капель битума с порошком.
Теоретическими и опытными исследованиями определены основные параметры уплотнения и гранулирования смеси в валково-ленточном аппарате, что позволило создать методику расчета производительности аппарата для получения комплексных гранул из частиц битума и минерального порошка.
Совместно с ОАО «Асфальтобетонный завод № 4 «Капотня», г. Москва проведены испытания гранулированного материала с получением образцов асфальтобетона. По результатам исследований получен патент РФ на способ производства асфальтобетонной смеси.
Разработан ряд новых устройств для диспергирования вязких жидкостей с последующим смешиванием с сыпучим материалом-порошком.
На защиту выносятся следующие положения:
математическое описание механизма распыливания вязкой жидкости с учетом расширения факела распыла, физико-механических характеристик рабочего материала, конструктивных и режимных параметров работы форсунки;
новый метод определения дисперсных характеристик с помощью компьютерной обработки фотографий;
математическое описание процесса смешивания твердеющих капель битума с порошком и выбор рациональной схемы взаимодействия компонентов; ч
основные результаты опытных и теоретических исследований процесса уплотнения смеси в валково-ленточном аппарате со сферической матрицей;
новый способ получения асфальтобетонной смеси на основе гранулированного битума, в разработке которого автор принимал непосредственное участие.
Практическая ценность работы.
На основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований предложен новый способ получения асфальтобетонной смеси с использованием распыленного битума, последующего его смешивания с порошкообразным компонентом и гранулированием смеси. Полученные на его основе образцы асфальтобетона превышают показатели стандарта по прочности и водостойкости. Выполнен технический проект опытно-промышленного аппарата, соответствующий описанию нового способа.
Предложена методика расчета производительности валково-ленточного аппарата для задач химической и других отраслей промышленности.
Разработаны новые подходы к описанию процессов диспергирования вязких щкостей и смешивания их капель с мелкодисперсными порошками.
Достоверность полученных результатов. Достоверность научных положе-й и выводов диссертации базируется на комплексном применении современных оико-механических и математических методов анализа полученных результа-в, в соответствии с которыми теоретические и опытные данные имеют удовле-орительное совпадение.
Личный вклад автора. Диссертантом разработаны математические модели, [полнен весь объем экспериментальных исследований, проведены необходимые счеты, обработаны и проанализированы результаты, сформулированы выводы каждому разделу работы.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на XXIII и Методы исследования. Экспериментальные исследования проводились в ла-раторных условиях, а также на ОАО «Асфальтобетонный завод № 4 «Капотня», Москва. Математическое моделирование осуществлялось с помощью уравнений ханики, гидромеханики, вероятностных и статистических методов. Проведение счетов, обработка результатов эксперимента, численные и аналитические реше-я уравнений выполнено с помощью программных продуктов. Публикации. По материалам выполненных исследований опубликовано 14 учных работ, в том числе 2 статьи в реферируемых отечественных периодических цаниях, рекомендуемых ВАК, 4 патента на изобретение и 8 тезисов доклада. Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, гырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений, їщий объем работы - 164 с. основного текста, включая рисунки и таблицы, с иложениями и списком литературы из 82 наименований.Похожие диссертации на Совершенствование процессов получения гранулированного материала с использованием распылов битума в новом способе производства асфальтобетонных смесей
