Исследование процессов смешивания сыпучих материалов в лопастных смесителях непрерывного действия

• Автор: Хохлова, Юлия Владимировна
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 120 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ СМЕШИВА

НИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ И ЕГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

И РАСЧЕТА

1.1. Общая характеристика процессов смешивания

1.2. Примеры аппаратурного оформления смесительного оборудования

1.3. Критерии оценки качества смеси

1.4. Процесс смешивания как объект математического моделирования

1.5. Выводы по главе 1 Постановка задачи исследования

2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА

СМЕШИВАНИЯ В ЛОПАСТНОМ СМЕСИТЕЛЕ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ
2.1. Объект исследования и его ячеечная модель
2.2. Связь поперечной неоднородности потока с разгрузочной
2.3. Эволюция состояния смеси в смесителе и кривая распределения
времени пребывания трассера
2.4. Численное моделирование влияния параметров процесса смешива ния на распределение времени пребывания ключевого компонента
2.5. Выводы по главе 2
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ
СМЕШИВАНИЯ В ЛОПАСТНОМ СМЕСИТЕЛЕ
3.1. Общие замечания но методике экспериментального исследования
процессов смешивания
3.2. Схема экспериментальной установки и методика проведения
экспериментов
3.3. Экспериментальное исследование разгрузочных характеристик
смесителя
3.4. Экспериментальное исследование распределения времени пребыва ния компонентов в смесителе
3.3. Выводы по главе 3
4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ И ТЕХНИЧЕСКОЕ ПРИЛОЖЕНИЕ
РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ
4.1. Влияние характеристик смесителя на подавление пульсаций подачи компонентов ,
4.2. Разработка технических мероприятий по подавлению негативного
влияния сегрегации
4.3. Сведения о практическом использовании результатов работы сто
ронними организациями
4.4. Выводы по главе 4
5. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ
6. Список использованных источников
7. Приложения
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Смесью сыпучих материалов называется совокупность разнородных взаимодействующих частиц [1]. Основные характеристики смеси обычно определяют, для ее статического состояния, когда частицы неподвижны друг относительно друга, а взаимодействие носит преимущественно контактный характер. Частицы в смеси могут отличаться размерами, плотностью, формой, оптическими и другими свойствами [2]. Наиболее простой для анализа является бинарная смесь, которая состоит из частиц только двух сортов, например частиц двух разных размеров. Следует сразу подчеркнуть, что бинарная смесь является моделью реальной смеси, так как не существует даже двух частиц абсолютно одинакового размера. Будем рассматривать смеси, которые в статическом состоянии обладают некоторым запасом устойчивости по отношению к внешнему, воздействию. Это предполагает, что сосуд, в котором находится смссь, можно перенести с одного места на другое, не нарушив ее состояния, или ввести в со- ' суд некоторый пробоотборник, лишь незначительно его нарушив. Например, если в сосуд с сухим горохом бросить ложку сухой соли тонкого помола, то первоначально она разместится горкой на поверхности гороха. Однако стоит лишь незначительно встряхнуть сосуд, как практически вся соль окажется на его дне: в первом состоянии (соль сверху) смесь была неустойчива, а во втором (соль на дне) ~ оказалась устойчивой. Компонент, перемешивание которого является объектом наблюдения и измсрс- , ния, называется ключевым компонентом смеси. Обычно содержание ключевого компонента не превышает %; в противном случае ключевым считается уже другой компонент смеси [1]. Одним из основных параметров, характеризующих состояние смеси, является однородность распределения в ней ключевого компонента. Процесс смешивания сыпучих материалов можно определить как механический процесс [3], в результате которого частицы смешиваемых компонентов перераспределяются таким образом, что все маленькие объемы заранее установленного размера имеют те же самые пропорции ингредиентов внутри некоторого заранее определенного предела. Исходя из подобного определения процесса, ^ смесители могут быть определены как устройства, обеспечивающие достижение данных целей, т. Диффузия. В данном случае отдельные частицы двигаются друг относительно друга по аналогии с молекулярной диффузией в жидкостях и газах. Конвекция. Механизм, посредством которого группы частиц перемещаются друг относительно друга так, что увеличивается площадь межфаз- ^ ного соприкосновения (межфазной поверхности). Схематично оба вида движения частиц внутри смесителя показаны на рис. Смешивание, обусловленное диффузией, само по себе требует независимого движения отдельных частиц, таким образом, большей частью данный механизм наблюдается в свободно падающих порошках, где силы взаимодействия между частицами малы по сравнению с силами гравитации, действующими на частицы. Однако процесс, полностью обусловленный наличием только диффузии, вряд ли может иметь место [4], наряду с диффузией присутствует и конвекция, и сегрегация. Необходимо заметить, что диффузионные процесс в течение смешивания, как правило, протекают вдоль градиента скорости, то есть, например, во вращаюшемся барабанном смесителе показатель диффузии в радиаль- . К ? Рис. При смешивании вязких компонентов, как правило, преобладает механизм конвекции в силу неспособности частиц к независимому друг от друга перемещению. При конвекции компоненты разделяются и начинают перемещаться друг относительно друга. Таким образом, размер скоплений компонентов постепенно уменьшается и площадь межфазного взаимодействия растет. Таким образом, для более быстрого достижения высокого качества смеси предпочтительно наличие обоих механизмов смешения, как конвективного, так и диффузионного; отсутствие одного из механизмов значительно замедляет процесс перемешивания. Явление сегрегации само по себе вряд ли можно рассматривать как один из способов получения смеси определенного качества, хотя этот процесс является неотъемлемой частью процесса смешивания.