Моделирование процессов смешивания сыпучих материалов в статических поворотных смесителях

• Автор: Пономарев, Денис Андреевич
• Шифр специальности: 05.17.08, 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 155 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Процессы и оборудование для смешивания сыпучих материалов современное состояние вопроса

1.1. Общая характеристика процессов смешивания сыпучих материалов

1.2. Некоторые типы смесителей непрерывного и периодического

действия. Статические смесители

1.2.1. Смесители с принудительной движущей силой.

1.2.2. Гравитационные смесители. Статические смесители.

1.2.3. Практическое применение статических смесителей

1.2.4. Режимы работы статических смесителей

1.3. Различные критерии оценки качества смеси сыпучих материалов.

1.4. Современное состояние математического моделирования
процессов смешивания.
1.5. Постановка задачи исследования
Глава 2. Разработка и исследование одномерной модели рабочего процесса в поворотном смесителе
2.1. Описание модели. Алгоритмы ее численной реализации
2.2. Эволюция состояния смеси и се численные характеристики
2.3. Результаты численных экспериментов. Оптимальное
число циклов.
2.4. Выводы по главе 2.
Глава 3. Двухмерная модель продольнопоперечного смешивания
в поворотном смесителе.
3.1. Описание модели. Алгоритмы ее численной реализации
3.2. Эволюция состояния смеси и ее численные характеристики
3.3. Результаты численных экспериментов. Оптимальное
число циклов.
3.4. Выводы по главе 3
Глава 4. Экспериментальное исследование процессов смешивания многоциклового смешивания.
4.1. Описание лабораторных установок и методики эксперимента
4.2. Результаты экспериментальных исследований. Идентификация параметров модели.
4.2.1. Лабораторный поворотный смеситель
4.2.2. Статический смеситель
4.2.3. Статический смеситель БУЗШХ.
4.3. Практическое использование результатов работы.
ф 4.4. Выводы.
Основные выводы и результаты работы
Литература


Тогда можно говорить о перемешивании материала в самом себе, а частицы, детектируемые по свойству, не влияющему на процесс, использовать в качестве идеального трассера. Некоторые варианты организации процесса смешивания сыпучих материалов показаны на рис. Необходимо подчеркнуть, что как в периодическом, так и в непрерывном смешивании целью является получение однородной смеси в некотором объеме (бункере), но при периодическом смешивании компоненты заранее помещены в этот объем, а при непрерывном он наполняется смесью, образующейся в размещенном перед ним аппарате - смесителе непрерывного действия. Критериям и характеристикам, описывающим степень неоднородности смеси, посвящено большое число работ, часть из которых рассмотрена ниже. Определяющим фактором определения неоднородности является объем пробы. В предельных случаях, если этот объем совпадает с объемом периодического смесителя, то смесь заведомо однородна, независимо от того, как размещены в этом объеме компоненты, а если он совпадает с объемом отдельной частицы, то любая смесь заведомо абсолютно неоднородна. Однако в большинстве случаев этот объем диктуется объемом контроля качества смеси в соответствующей технологии. Например, при последующем таблетировании или фасовке смеси это объем таблетки или емкости для фасовки. На рис. Для него наиболее благоприятна изотропная (одинаковая во всех направлениях) подвижность частиц, приводящая к асимптотически однородной смеси. Ограничение времени смешивания, диктуемое требованиями производительности, приводит к не полностью однородной смеси, где та или иная характеристика неоднородности должна быть согласована с конечными требованиями к качеству смеси. Достижение однородной смеси по сечению. Время пребывания компонентов в смесителе мало. Пульсации расхода компонента А на выходе практически повторяют его пульсации на входе. Смесь однородна по сечению, но неоднородна по времени. Смесь в коллекторе неоднородна по высоте. Достижение однородной смеси по сечению и по времени. Время пребывания компонентов в смесителе велико. Пульсации расхода компонента А на входе сглаживаются. Смесь однородна по сечению и однородна по времени. Смесь в коллекторе однородна по объему. X ю а. Рис. К классификации процессов смешивания и смесительных аппаратов. Превалирование подвижности частиц в каком-либо направлении приводит к сегрегации частиц и в принципе не позволяет получить асимптотически однородную смесь. Степень неоднородности сначала убывает с течением времени, а потом начинает возрастать. В этом случае минимальная неоднородность достигается за некоторое определенное время, при достижении которого следует остановить процесс. Заметим, что даже при получении в каждом отдельном акте периодического смешивания полностью однородной смеси, если при их повторении загружать разное количество ключевого компонента Л, а потом, например, ставить один бункер на другой, то общая смесь в совокупности бункеров будет неоднородна по ее высоте. Таким образом, качество смеси в совокупности периодических процессов зависит не только от эффективности смешивания, но и от дозировки смешиваемых компонентов от одного периодического процесса к другому. В смесителях непрерывного действия всегда присутствует явно выраженная транспортная составляющая движения частиц вдоль смесителя (рис. При классификации смесителей непрерывного действия принципиальное значение имеет ориентация подвижности частиц относительно этой выделенной детерминированной составляющей движения. В ряде аппаратов доминирующую роль играет поперечная составляющая подвижности частиц, обеспечивающая эффективное перемешивание по сечению аппарата (рис. Это имеет место, например, в гравитационных смесителях, где ключевой компонент А и другие компоненты смеси падают вниз в объеме смесителя под действием сил веса, а интенсивное поперечное движение обеспечивается размещенными в смесителе вставками (см. Если предположить, что в поперечном сечении достигается однородная смесь компонентов, то при полностью постоянном расходе всех компонентов на входе смесь в наполняемом бункере будет однородной как по сечению, так и по высоте, то есть - по объему.