Обоснование параметров вибрационного смесителя сыпучих кормов с гибким рабочим органом

• Автор: Котов, Роман Александрович
• Шифр специальности: 05.20.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 164 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1 Анализ конструкций смесителей вибрационного действия
1.2 Классификация смесителей вибрационного действия
1.3 Технологические характеристики смесителей
1.4 Зоотехнические требования, предъявляемые к кормовым смесям
1.5 Анализ существующих моделей поведения сыпучей среды при вибрации
1.5.1 Модели единичной частицы
1.5.2 Модели с распределенными параметрами
1.5.3 Модели сплошной среды
1.6 Режимы динамического поведения сыпучих материалов при вибрации
1.7 Выводы по главе
2 ОБОСНОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКОГО РЕЖИМА ВИБРОСМЕШИВАНИЯ СЫПУЧИХ КОРМОВ
2.1 Общее описание физических явлений, протекающих в камере смешивания.
2.2 О силах, приводящих к циркуляции материала в камере смешивания
2.3 Движение слоя сыпучего материала как сплошной среды
2.4 О связи параметров движения слоя с характеристиками процесса смешивания
2.5 Выводы по главе
3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1 Цель экспериментальных исследований
3.2 Описание экспериментальной установки и обоснование ее параметров
3.3 Методика определения качества смеси
3.4 Преобразование факторного пространства методами теории размерности
3.5 Методика проведения экспериментальных исследований
3.5.1 Методика проведения отсеивающего эксперимента
3.5.2 Методика проведения основного эксперимента
4 АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
4Л Анализ отсеивающего эксперимента
4.2 Анализ основного эксперимента по определению однородности кормовой смеси
4.3 Оптимизация процесса смешивания по критерию однородности получаемой кормовой смеси
4.4 Удельная мощность, потребная на смешивание кормовой смеси
4.5 Зависимость производительности смесителя от факторов процесса
4.6 Решение многокритериальной задачи
4.7 Выводы по главе
5 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
5.1 Расчет основных технико-экономических показателей
5.2 Расчет дополнительных показателей экономической эффективности
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ А Математическая обработка результатов отсеивающего
эксперимента
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Математическая обработка результатов эксперимента по
исследованию однородности кормовой смеси (основной эксперимент)
ПРИЛОЖЕНИЕ В Математическая обработка результатов эксперимента по
определению значений модуля смешивания
ПРИЛОЖЕНИЕ Г Математическая обработка результатов эксперимента по
исследованию удельной мощности
ПРИЛОЖЕНИЕ Д Математическая обработка результатов эксперимента по
исследованию производительности смесителя
ПРИЛОЖЕНИЕ Е Акты внедрения
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж Патент Российской Федерации

ВВЕДЕНИЕ
Одним из основных путей увеличения продуктивности животных и повышения эффективности производства животноводческой продукции является использование кормовых смесей. Кормовые смеси состоят из большого количества питательных веществ, необходимых для получения максимального биологического и экономического эффекта от животных.
Сбалансированные кормовые смеси для крупного рогатого скота содержат до 10, для свиней до 15...20, а для птицы до 40...50 различных компонентов. Указанные добавки вводят в малых дозах, составляющих десятые, сотые и даже тысячные доли процента [70,101].
С зоотехнической точки зрения важно не только ввести в состав кормосмеси предусмотренные рационом компоненты в требуемом количестве, но и необходимо равномерно распределить их во всем объеме смеси. Однородность смеси обеспечивает одинаковую питательную ценность корма во всех частях его объема. Использование для кормления животных неоднородных по своему составу смесей значительно снижает их продуктивное действие. Неравномерное распределение компонентов в объемах смеси может привести к передозировке, и что не исключено, к заболеваниям и даже гибели животных и птицы [104,121,127].
В последние годы заметен непрерывный прогресс при совершенствовании и проектировании оборудования для смешивания сыпучих материалов. Появились новые конструкции вибрационных смесителей [4,5,18,42,81,94,95,112] и перемешивающих устройств, представляющие большой интерес для комбикормового, пищевого производства и для других смежных отраслей перерабатывающей промышленности: металлургической, строительной, фармацевтической,
химической.

Экспериментально же установлены в настоящее время лишь кривые, описывающие одноосное течение.
В связи с этим использование уравнений (1.18) является весьма проблематичным, если не сказать больше - неосуществимым.
И, наконец, последней рассматриваемой моделью является представление сыпучей среды при вибрациях в виде вязкой жидкости. Такое представление формировалось у исследователей давно, главным образом под воздействием наблюдений за поведением сыпучей среды, подверженной вибрационному воздействию. Появление в ней различных циркуляционных потоков, всплывание и погружение различных тел, выброс газовых пузырей -все эти визуально наблюдаемые эффекты сразу же в восприятии наблюдателя идентифицируют сыпучую среду при вибрациях с поведением вязкой жидкости [113].
Характерно, что имеется строгое теоретическое доказательство того, что сыпучая среда, подверженная вибрациям, может описываться уравнениями гидродинамики. Речь идет о работе Х.И. Раскина [98], в которой сыпучая среда рассматривалась как совокупность однородных абсолютно твердых и абсолютно гладких сферических частиц одинакового диаметра, причем соударения являются не вполне упругими. Такой подход характерен для теории газов, изучаемых на молекулярном уровне. Поэтому в данной работе используется кинематическое уравнение Больцмана, из которого следуют, как уравнения первого приближения, три уравнения: уравнение неразрывности
— + V (ри) = 0 . Зг у ’
(1.19)
уравнение Навье-Стокса
— + иУ|м = — Г Р--Чи) + ^Ч2и.
(1.20)
д[ ) т р ( 3 ) р
уравнение теплопроводности
(1.21)
где V — оператор «набла»;