Разработка модели процесса седиментационного анализа

• Автор: Шишкин, Алексей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 151 с. : ил.

Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Методы седиментационного анализа

1.2. Основные закономерности процесса седиментационного анализа

1.3. Аналитические функции описания гранулометрического состава

1.4. Выводы

1.5. Цели и задачи работы

Глава 2. Разработка методов расчета седиментационного анализа

2.1. Процесс осаждения одиночной частицы.

2.2. Процесс осаждения порошков полифракционного состава.

2.3. Модель седиментационного анализа порошков полифракционного состава

2.4. Процесс фотоседиментационного анализа.
2.5. Решение задачи аппроксимации интегральных распределений
2.6. Интегральные распределения для полимодальных составов.
2.7. Выводы
Глава 3. Экспериментальные исследования процесса седиментации
3.1. Влияние концентрации на процесс седиментации
3.1.1. Схема экспериментальной установки
3.1.2. Методика проведения эксперимента.
3.1.3. Результаты экспериментов.
3.2. Влияние гранулометрического состава на процесс седиментации
3.3. Выводы.
Глава 4. Практическая реализация
4.1. Разработка сканирующего фотоседиментографа
4.1.1. Конструкция прибора
4.1.2. Разработка программного обеспечения
4.1.3. Возможные ошибки измерений.
4.2. Анализ микрошлифпорошков корунда.
4.3. Анализ цемента.
4.4. Анализ огнеупорных материалов
4.5. Выводы.
Заключение.
Библиографический список.
Приложение.
Условные обозначения и сокращения
0, Ь, , мкм диаметры частиц, содержание которых соответственно , 3,
х, мкм размер частиц
Х, мкм средний медианный размер частиц хт, мкм максимальный размер частиц
Бх, дол.ед. или массовая доля частиц, размером меньше х
Ях, дол.ед. или массовая доля частиц, размером больше х
х дифференциальное распределения частиц по размерам
р параметр аппроксимации безразмерная величина
б, мкм диаметр частицы
р, кгмЗ плотность частицы
р, кгмЗ плотность жидкой среды
ц, Пас коэффициент динамической вязкости
У, мс скорость осаждения частицы
, мс скорость осаждения го класса частиц
йос, мс скорость восходящего потока жидкости
Н, м высота столба жидкости в кювете
Р, Н сила тяжести
Р5, Н сила сопротивления
Ра, Н сила Архимеда
, мс2 ускорение свободного падения
, с время осаждения частиц диаметром с
Ие число Рейнольдса
СхКе коэффициент сопротивления частицы I интенсивность прошедшего света 1П интенсивность падающего света Д,м толщина слоя суспензии
мутность суспензии, коэффициент экстинкции число частиц в единице объма в, м2 площадь поперечного сечения частицы V, м3 объм частицы
С, м3м3 объмная концентрация твердых частиц в жидкости
к, к коэффициент пропорциональности
с, мкм средний размер частиц го класса
г содержание го класса крупности, частные остатки
, условных единиц значение фототока
I, с время осаждения
Ь, с время осаждения го класса
Дб, мкм допустимые отклонения
5щп сумма квадратов отклонений
ВВЕДЕНИЕ


Приведено решение задачи аппроксимации интегральных распределений с выбором нормы. Также предложены новые многопараметрические функции интегральных распределений с пятью и более параметрами, для описания гранулометрического состава полимодальных материалов. Алгоритм обладает хорошей устойчивостью и сходимостью, что обеспечивает высокую надежность поиска параметров аппроксимации. Третья глава содержит результаты экспериментальных исследований процесса седиментации на разработанном приборе Сканирующий фотоседиментограф СФ2 и на специальной экспериментальной установке для визуального исследования процесса осаждения порошков. Установлена степень влияния концентрации дисперсного материала и его гранулометрического состава на процесс седиментации. Экспериментально определен оптимальный диапазон концентраций, в зависимости от тонкости порошка, для обеспечения наилучшей точности и воспроизводимости результатов седиментационного анализа. Проверена адекватность модели седиментации полифракционных составов опытным данным. В четвертой главе приведены материалы по разработке прибора Сканирующий фотоседиментограф СФ2 предназначенного для проведения анализа гранулометрического состава дисперсных материалов. Представлены результаты испытания прибора на эталонных микрошлифпорошках корунда различных марок Е0, Е0, Е0, Е0, Е0, Е0, Е0, Е0, ООО, выпускаемых ОАО Бокситогорский глинозем. Подтверждена высокая точность определения параметров гранулометрического состава. Разработано математическое и программное обеспечение прибора, позволяющее определять параметры гранулометрического состава по немецкому стандарту , i 3. Проведены испытания прибора для анализа гранулометрического состава проб материальных потоков замкнутого цикла помола цемента на ОАО Невьянский цементник. Проведены исследования по анализу гранулометрического состава различных огнеупорных материалов. Определены оптимальные концентрации твердых частиц в дисперсионной среде, обеспечивающих минимальную погрешность анализа. В заключение работы приведены основные выводы по результатам диссертации. В приложении приводятся акты о внедрении разработанного сканирующего фотоседиментографа на некоторых предприятиях. Глава 1. Процесс седиментации от лат. БесНтепШт оседание 9 означает осаждение дисперсных частиц в жидкости или газе под действием гравитационного поля или центробежных сил. Он широко применяется в промышленности для разделения порошков, в обогащении полезных ископаемых и анализе гранулометрического состава дисперсных систем. Существуют большое количество методов анализа гранулометрического состава материалов 1, 2, , , , , , , из них наибольшее распространение получили седиментационные методы седиментометрия, которые широко применяются для контроля дисперсных материалов в системах управления производственными процессами. Сущность седиментационного метода заключается в определении гранулометрического состава по скорости оседания частиц в неподвижной жидкости или в газе под действием гравитационной или центробежной сил посредством измерения кинетики изменения концентрации или массы накопления осадка. Кроме того, различают несколько способов регистрации процесса седиментации, такие как оптический, весовой, рентгеновский и др. Отмучивание. Разделение частиц суспензии на несколько фракций методом отмучивания заключается в многократном взмучивании системы и осаждении частиц в течение одного и того же времени, за которое крупная фракция успевает осесть с определенной высоты столба суспензии. Верхний слой суспензии сливают до определенного уровня и таким образом суспензию освобождают от мелкой фракции. Число операций определяется необходимой степенью разделения . Существует довольно много различных приборов предназначенных для отмучивания 1 прибор Сабанина, Аттерберга, Маркиза, Ваншаффе, и др. Однако у данного метода есть существенный недостаток это метод является активным, т. Также процесс отмучивания весьма длителен и может занимать до дней, поэтому данный вид анализа применяется крайне редко. Измерение плотности столба суспензии. В своей работе 1 Коузов П.