Моделирование процессов смешения и уплотнения тонкодисперсных материалов в новом аппарате центробежного действия

• Автор: Бушмелев, Андрей Викторович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Ярославль
• Количество страниц: 148 с. : ил.

Введение.
Глава 1. Анализ современного оборудовании центробежного действии для смешении и уплотнения сыпучих материалов. Конструкции аппаратов и

математическое моделирование

1.1. Оборудования центробежного действия для смешения и уплотнения сыпучих материалов

1.1.1. Центробежные смесители сыпучих материалов

1.1.2. Уплотнители сыпучих материалов с вращающимся рабочим органом.

1.1.3. Устройства для смешения и уплотнения сыпучих материалов

1.2 Анализ математических моделей процессов смешения и уплотнения сыпучих материалов в аппаратах центробежного действия.

1.2.1. Математические модели процессов смешения сыпучих сред

1.2.2. Математические модели процессов уплотнения сыпучих материалов Глава 2. Исследование процессов смешения сыпучих материалов в новых аппаратах центробежного действия
2.1 Экспериментальное исследование процессов смешения сыпучих материалов в устройстве с горизонтальным валом.
2.1.1 Смеситель с жесткими лопатками.
2.1.2 Смеситель с эластичными лопатками.
2.2 Компьютерное моделирование процессов смешения сыпучих материалов в аппарате с горизонтальным валом.
2.2.1. Моделирование процесса смешения в аппарате с жесткими лопатками
2.2.2. Моделирование процесса смешения в аппарате с эластичными лопастями.
2.3 Экспериментальные исследования процессов смешения сыпучих материалов в аппарате с криволинейными лопатками
2.3.1 Исследование движения твердых частиц в агрегате.
2.3.2. Исследование процесса смешении сыпучих материалов
2.4 Компьютерное моделирование процессов смешения сыпучих материалов в аппарате с криволинейными лопатками.
2.5. Совместная работа аппаратов с горизонтальным валом и с криволинейными лопатками
2.6. Выводы по главе
Глава. 3. Исследование процесса уплотнения сыпучих материалов в новом аппарате с криволинейными лопатками.
3.1 Экспериментальное исследование процесса уплотнения сыпучих материалов в аппарате с криволинейными лопатками.
3.2 Математическая модель уплотнения порошка в центробежном аппарате е криволинейными лопатками
3.2.1. Описание движения и уплотнения твердых частиц тонко дисперсной среды.
3.2.2. Поиск приближенного решения в условиях двухточечной краевой задачи
3.2.3. Постановка условий двухточечной краевой задачи.
3.2.4. Анализ приближенного решения двухточечной краевой задачи.
3.2.5 Поиск приближенного решения в условиях двумерной краевой задачи. 3.2.6. Описание движения дисперсной смеси в случае максимальной степени
уплотнения без учета скольжения
Определение уравнения предельной свободной границы дисперсной смеси
Выводы по главе
Глава 4. Разработка и расчет агрегата для смешения и уплотнения сыпучих
.материалов
4.1 Расчет ступени предварительного смешения.
4.1.1 Определение производительности ступени.
4.1.3.0прсделение максимальной угловой скорости
4Л.4.0нределенне минимальной угловой скорости
4.1.5. Расчет мощности привода.
4.2. Определение оптимальных параметров криволинейной лопатки в центробежном уплотнителе.
4.2.1. Метод расчета конструктивных параметров лопатки.
4.3. Выводы по главе.
ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Производительность, кгч Коэффициент неоднородности смеси, Концентрация компонента смеси Угловая скорость, радс Частота вращения, обмин Число лопаток Масса, кг
Смещение дозаторов, м
Плотность частиц материала, кгм
Расстояние между дозаторами,м
Глубина проникновения материала в смеситель, м
порозность
Индекс трения,
осредненный тензор эффективных
напряжений твердой фазы, Па
компоненты осредненного тензора
эффективных напряжений, Па
число Фру да
число Пи
радиальная координата, м время, с скорость, мс символ Кронекера угловая координата, рад
Введение


Процессы переработки сыпучих материалов зернистых и порошкообразных, в различных отраслях промышленности включают этапы их смешивания, т. При этом часто, особенно перед затариванием, возникает задача деаэрации смеси. Процесс смешивания твердофазных материалов предполагает, равномерное их распределение в рабочем объме смесителя, т. Конструктивное многообразие известного смесительного оборудования объясняется широким спектром применения получаемых смесей 1. Условно смесители разделяются на аппараты периодического и непрерывного действия. К первой категории относятся машины с явно выраженной циркуляцией материала по всему внутреннему замкнутому контуру, например, по сдвиговым зонам с разного вида мешалками, упеками. Вторая категория машин обеспечивает непрерывное смешивание сыпучих материалов за счет применения в аппаратах различного рода питателей дозаторов. В этом случае качество смеси будет еще зависеть и от факторов, связанных с питающими потоками. Среди всего многообразия смесителей особо следует выделить аппараты центробежного типа. Конструкция смесителей центробежного действия имеют ряд существенных преимуществ перед обычными смесителями. Главным преимуществом смесителей данного вида является их способность работать с влажными материалами, обладающими адгезией к рабочим органам. Это свойство центробежных аппаратов делает эффективным их применение в строительстве, химической и пищевой промышленности, производстве керамических изделий, и в других отраслях. В большинстве центробежных смесителей основной цикл перемешивания происходит, когда частицы находятся в разреженном состоянии и в состоянии тонкослойного движения. В связи с этим уменьшается расход энергии на преодоление сил трения между слоями перемешиваемых материалов по сравнению, например, с барабанными или шнековыми смесителями 1. Это снижает потребляемую мощность электродвигателя и позволяет экономить электроэнергию на производстве. К основным факторам, от которых зависит однородность смеси, можно отнести физические свойства смешиваемых компонентов, конструктивные особенности смесителя, а также пропускную способность. Как и любой другой смеситель непрерывного действия СНД, должен обладать сглаживающей способностью для коррекции неточности дозирования, что отражается на его конструктивном оформлении. В большинстве центробежных СНД для сыпучих материалов установлена система из одного, двух или нескольких встроенных друг в друга конусов на одном, или разных дисках, обеспечивая в этих случаях многоуровневое отражение частиц смешиваемых компонентов. Реже для этих целей используются параболические поверхности . Также различают циркуляционные и рециркулирующие смесительные устройства. Данные устройства работают за счет направляющих лопастей на конусах ротора, или растекания потоков сыпучих компонентов по поверхности диска и конуса в сторону, противоположную вращению ротора, или с помощью отражателя, выполненного виде объемной спирали Архимеда с направлением развертки против вращения ротора и т. Кроме того, центробежные СНД можно классифицировать по виду рабочих органов на смесители с конической насадкой, с гладкой насадкой, и смесители с эластичными рабочими органами 1. Необходимо отметить, что центробежные СНД могут быть также предназначены для получения твердокомпонентной смеси из сыпучих продуктов или порошкообразных материалов добавлением жидкостей. Анализ современных СНД показал, что практически отсутствуют аппараты с последовательным смешиванием и уплотнением деаэрацией тонкодисперсных материалов, когда наблюдается более плотная переупаковка частиц компонентов смеси без их упругопластичных деформаций с удалением излишек газа. Необходимость разработки новых типов центробежных СНД с элементами последующей деаэрации диктуется особенностями некоторых отраслей промышленности химической, фармацевтической, пищевой и т. На рис. Особенность этого аппарата заключается в том, что на примнораспределительном устройстве выполнены два ряда отверстий, причм в верхнем ряду четыре отверстия, а в нижнем восемь. К нижней поверхности примнораспределительного устройства крепятся направляющие кольца. Рис 1.