Теоретические основы и методология создания эффективных аппаратов с эластичными рабочими элементами для смешивания сыпучих материалов

• Автор: Таршис, Михаил Юльевич
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Ярославль
• Количество страниц: 354 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. ОБЗОР И АНАЛИЗ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССА СМЕШИВАНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ И СМЕСИТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ С ЭЛАСТИЧНЫМИ РАБОЧИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ.
1.1. Процесс смешивания сыпучих материалов, его основные характеристики, механизмы и способы реализации.

1.1.1.Оценка однородности получаемой смеси. Методы и критерии.

1.1.2.Механизмы процесса смешивания сыпучих материалов

1.1.3.Способы смешивания сыпучих материалов.

1.2. Основные подходы к математическому моделированию процесса смешивания сыпучих материалов

1.2.1. Регрессионные модели.

1.2.2. Кибернетический подход.

1.2.3. Модели структуры потока

1.2.4. Диффузионная модель

1.2.5. Конвективная модель
1.2.6. Построение функции распределения времени пребывания частиц.
1.2.7. Энтропийноинформационный подход при описании процесса.
1.2.8. Методы механики гетерогенных систем
1.2.9. Использование теории марковских процессов
1.3. Системноструктурный анализ процесса смешивания сыпучих материалов.
1.4. Анализ конструкций смесителей с эластичными рабочими элементами
для переработки сыпучих материалов.
1.4.1. Устройства для переработки материалов на транспортере
1.4.2. Использование ЭРЭ для подачи в область смешивания
1.4.3. Смесители для переработки материалов внутри эластичной
камеры.
1.6. Постановка задач исследования
ГЛАВА 2. МЕТОДОЛОГИЯ СИСТЕМНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
СМЕСИТЕЛЕЙ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ С ЭЛАСТИЧНЫМИ РАБОЧИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ.
2.1. Системный подход к разработке смесителей сыпучих материалов
2.2. Постановка задач разработки смесительного оборудования Возможные
пути их решения.
2.3. Анализ конструктивной эволюции смесительного оборудования с ЭРЭ.
Установление методов его преобразования.
2.4. Изменение элементов и структуры принципиальной схемы
смесительного устройства
2.5. Выбор схемы смесителя.
2.6. Выводы по главе.
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИКИ ПОТОКОВ ЧАСТИЦ
СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ В СМЕСИТЕЛЯХ ГРАВИТАЦИОННОПЕРЕСЫПНОГО ДЕЙСТВИЯ С ЭЛАСТИЧНЫМИ РАБОЧИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ.
3.1. Особенности процесса смешивания сыпучих материалов в устройствах гравитационнопересыпного действия с эластичными рабочими элементами
3.2. Механика движения частиц сыпучих материалов в смесителях гравитационнопересыпного действия без внутренних устройств.
3.2.1. Описание конструкции смесителя с волнообразным движением рабочего органа и особенностей переработки в нем сыпучего материала.
3.2.2. Описание конструкции смесителя с эластичным гибким деформируемым барабаном
3.2.3. Математическая модель движения сыпучего материала по рабочей поверхности произвольной формы.
3.3. Экспериментальные исследования движения сыпучего материала
по рабочей стационарной поверхности произвольной формы
3.4. Экспериментальные исследования движения сыпучего материала по вращающейся поверхности эллиптического цилиндра.
3.5. Выводы по главе.
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ СМЕШИВАНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ В СМЕСИТЕЛЯХ ГРАВИТАЦИОННОПЕРЕСЫПНОГО ДЕЙСТВИЯ С ЭЛАСТИЧНЫМИ РАБОЧИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
4.1. Вероятностное моделирование процесса смешивания сыпучих материалов
4.2. Моделирование процесса смешивания сыпучего материала в устройствах с постоянным профилем рабочей поверхности.
4.3. Моделирование процесса смешивания сыпучего материала в устройстве со сложным движением рабочей поверхности.
4.4. Моделирование процессов смешивания сыпучих материалов в устройствах гравитационно пересыпного действия с внутренними устройствами
4.5. Выводы по главе
ГЛАВА 5 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КАЧЕСТВА СМЕСИ.
РАЗРАБОТКА НОВЫХ МЕТДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ И КРИТЕРИЕВ ОЦЕНКИ ОДНОРОДНОСТИ СМЕСИ
5.1. Разработка методов оценки качества смеси но изображению плоского сечения рабочего объма смесителя.
5.2. Спектральный критерий оценки однородности смеси и его применение для характеристики процесса смешивания
5.3. Экспериментальные исследования смешения сыпучих материалов в аппарате с волнообразным движением рабочего органа
5.4. Экспериментальные исследования смешивания сыпучих материалов в
смесителе с вращающейся рабочей поверхностью в виде гладкого эллиптического цилиндра.
5.5. Экспериментальные исследования смешивания сыпучих материалов в устройстве открытого типа с бесконечной гибкой лентой.
5.6. Экспериментальные исследования роторноструйного смесителя.
5.7. Выводы по главе
ГЛАВА 6. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ СМЕШИВАНИЯ
СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ В РОТОРНОСТРУЙНЫХ УСТРОЙСТВАХ С ЭЛАСТИЧНЫМИ РАБОЧИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ.
6.1. Разработка модели процесса смешивания сыпучих материалов
в роторноструйном аппарате.
6.2. Влияние параметров нормальных распределений рАх ирпх на качество смеси.
6.4. Анализ взаимодействий частиц в потоке сыпучих материалов
6.5. Ступенчатая модель процесса смешивания сыпучих материалов.
6.6. Выводы по главе.
ГЛАВА 7. РАСЧЕТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ, ЭНЕРГОСИЛОВЫХ И
КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ СМЕСИТЕЛЕЙ С ЭЛАСТИЧНЫМИ РАБОЧИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ И ИХ ПРАКТИЧЕСКОЕ
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
7.1. Расчет параметров смесителей с гибкой рабочей лентой
7.2. Расчет мощности привода смесителя с волнообразным движением
рабочей ленты
7.2.1 Расчет мощности привода смесителя без учета затрат
на циркуляцию сыпучего материала.
7.2.2Расчет мощности, затрачиваемой на циркуляцию сыпучих
компонентов
7.3 Определение параметров смесителя открытого типа с бесконечной
эластичной лентой, обеспечивающих заданную производительность
7.4 Расчет мощности привода смесителя открытого ипа
7.5 Расчет роторно струйного смесителя
7.6 Оптимизация параметров смесителя. Примеры оптимизации.
7.7 Области использования и апробация смесителей с эластичными
7.8 рабочими элементами.
7.7.1. Применение смесителей с эластичными рабочими элементами для получения гранулированного материала с покрытием в производстве асфальтобетона.
7.2.2. Применение оборудования с эластичными рабочими элементами в линии по производству порошковых красок.
7.8 Выводы по главе.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Гравитационные способы Данные способы показаны рис 1. На схеме 1 представлен способ , предполагающий непрерывное дозирование компонентов в вертикальный смеситель с секциями смесительных элементов внутри него, при прохождении через которые, происходит смешение и выгрузку через узел 8. Способ смешения сыпучих материалов проиллюстрированный на схеме 2 заключается в последовательном пересыпании материалов из одного бункера в другой через плоскую щель под собственным весом. При этом на плоский падающий поток накладывают маятниковые колебания относительно нижнего приемного бункера в направлении, перпендикулярном плоскости потока. После пересыпания приемный бункер перед следующим пересыпанием разворачивают на в плоскости потока и подвергают воздействию маятниковых колебаний. Ряд бункеров расположены один над другим с угловым смещением в плане . Каждый из них установлен шарнирно на опорах 4 с возможностью поворота вокруг оси шарнира на и последующего маятникового колебания в этом вертикальном положении за счет привода 5. Материал при пересыпании ложится на дно нижнего бункера тонкими слоями. В данном способе осуществляется упорядоченное послойное смешение. Сущность способа усреднения свойств партии гранулированного сыпучего материала , показанного на схеме 3, заключается в том, что поток материала, поступающий для формирований смеси в объеме партии в накопитель 1, предварительно смешивают в гравитационно статическом смесителе 2 и накапливают методом наслаивания слой на слой в емкости Зс объемом не менее объема формируемой партии, а затем одновременно разгру жают через непрерывную щель 4, охватывающую по высоте все слои накопленного материала, и трубу 5. Окончательно материал смешивается в гравитационном смесителе 6. На рис. Гравитационно инерционные способы Эти способы связаны с переработкой компонентов в устройствах гравитационнопересыпного действия в основном барабанных. Сх. Сх. Сх. Рис. Характер такой сегрегации проиллюстрирован на рис. Здесь в поперечном сечении смесителя компоненты распределяются от периферии к ядру в порядке увеличения плотности и уменьшения размера частиц от компонента Л к В и к С. На рис. С наиболее склонного к сегрегации. С, когда он достигает ядра сечения. А, В, С на различных расстояниях от места загрузки, пропорциональных насыпным плотностям и или размерам частиц . А, В, С по длине смесителя вплоть до разгрузочного патрубка . Эти способы проиллюстрированы на рис 1. На рис. Фактически, два последних способа являются реализациями предыдущего при непрерывном приготовлении смеси. Смешивание с использованием движущихся элементов Метод раздельной по фракциям и равномерной вдоль корпуса смесителя
а
Рис. Однако, в этом случае, сегрегацию снижают и за счет организации различных способов перемещений материала сдвигового и поршневого на разных стадиях переработки. Первые секунды переработки обеспечивается минимальная интенсивность перемещения материала, затем максимальное поршневое и процесс заканчивается при максимальной интенсивности сдвигового перемещения . Лопастной смеситель для реализации данного способа показан на рис. Л.а, б, в. Он содержит корпус 1 с полым валом 2, соединенным с приводом 3. На валу втулки 4 с осями 5, имеющими канавки 6 и уплотнителями 7, лопасти 8, штанги с упорами в направляющих . Загрузка производится транспортером равномерно по длине смесителя рис. Изменение интенсивности перемещения материала осуществляется поворотом лопасти смесителя 8, механизмом поворота 4 . На рис. На рис. Оно включает камеру 1, рабочие органы 2, привод 3, загрузочные патрубки 4 и кла пан их перекрытия 5. Здесь обеспечиваются условия предварительного организованного смешивания при срезании слоев. Их локальная неоднородность устраняется при взаимодействии с рабочими органами. Оба эти способа связаны с искусственным снижением коэффициента внут реннего трения и повышением подвижности смешиваемого материала. Вибрационное смешивание подробно рассмотрено в разделе 1. Оно может осуществляться при высокочастотных и при низкочастотных колебаниях. Рис.