Моделирование процесса приготовления плотных сыпучих смесей в новом ленточном устройстве гравитационно-пересыпного действия

• Автор: Королев, Леонид Владимирович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Ярославль
• Количество страниц: 136 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 ПРОБЛЕМЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ И РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЦЕССА ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПЛОТНЫХ СЫПУЧИХ СМЕСЕЙ.

1.1 Нахождение плотной упаковки полидисперсных твердых частиц

1.2 Смесители для переработки сыпучего материала в плотных слоях.

1.3 Моделирование процесса смешивания в барабанных устройствах гравитационнопересыпного действия

1.4 Критерии качества смесей и методики их практического определения.

1.5 Выводы по главе и постановка задач исследования

ГЛАВА 2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА ПЛОТ

IЮЙ СЫПУЧЕЙ СМЕСИ

2.1 Плотная упаковка полидисперсных сферических частиц.
2.2 Проверка адекватности методики для расчета зернового состава композитных материалов.
2.3 Выводы но главе
ГЛАВА 3 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА СМЕШИВАНИЯ В ЛЕНТОЧНОМ УСТРОЙСТВЕ БАРАБАННОГО ТИПА
3.1 Общий вид модели процесса смешивания сыпучих материалов в тонких слоях хаотического движения
3.2 Модель смешивания для ленточной машины с внутренними устройствами.
3.3 Смешивание методом прямой подачи мелкой фракции в поток обрушения
3.4 Сравнение результатов расчета с данными экспериментов
3.5 Выводы по главе
ГЛАВА 4 НОВЫЕ КРИТЕРИИ КАЧЕСТВА СМЕСИ И БЕСКОНТАКТНАЯ МЕТОДИКА ИХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ
4.1 Новые критерии качества смсси.
4.2 Бесконтактная методика определения коэффициента неоднородности смеси по изображению плоского сечения рабочего объема.
4.3 Выводы по главе.
ГЛАВА 5 РАСЧЕТ И ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ЛЕНТОЧНОГО СМЕСИТЕЛЯ ГРАВИТАЦИОННОПЕРЕСЫПНОГО ДЕЙСТВИЯ
5.1 Расчет ленточного смесителя.
5.2 Технология производства плотной смеси.
5.3 Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ


Достоверность результатов обусловлена комплексным подходом к исследованию, основанным на применении современных физико-механических и математических методов, компьютерных технологий анализа изображений и подтверждается удовлетворительным совпадением теоретических и экспериментальных данных, а также работоспособностью предложенных способов и устройств. Рга§а, ; на международной научной конференции «Основы создания новых высокоэффективных химико-технологических процессов и оборудования», Иваново, г. Всероссийской научно-методической конференции «Математическое образование и наука в экономических и технических вузах», Ярославль, ЯГТУ, г. Всероссийской научно-методической конференции «Математика и математическое образование. Теория и практика», Ярославль, ЯГТУ, г. Основное содержание диссертации опубликовано в печатных работах. В их числе 6 статей в изданиях, рекомендуемых ВАК, и 4 патента РФ. Диссертация состоит из введения, 5-ти глав, заключения, списка используемой литературы и 4-х приложений! Работа изложена на 6 страницах, содержит рисунков. В первой главе на основе анализа литературных источников рассмотрены наиболее распространенные способы нахождения фракционного состава плотной сыпучей смеси, имеющиеся устройства для приготовления такого рода смесей, методы математического моделирования процессов смешивания, а также имеющиеся критерии однородности сыпучих смесей и методики получения данных о состоянии смеси, необходимых для практического применения этих критериев. Во второй главе представлена методика нахождения фракционного состава сыпучей смеси, обеспечивающего ее наибольшую насыпную плотность, на основе модели последовательной укладки в заполняемый объем твердых сферических частиц, сильно различающихся по размеру. Пат. РФ 2). Для приготовления смесей, обладающих высокой склонностью к сегрегации, предлагается метод прямой подачи одного из компонентов в поток обрушения (пат. РФ 7). В четвертой главе предлагается новый критерий качества сыпучей смеси, основанный на соотнесении измеряемого коэффициента неоднородности смеси с вычисляемым значением коэффициента неоднородности идеальной смеси той же концентрации и с тем же размеров частиц ключевого компонента. Для практической оценки качества смеси в процессе ее приготовления разработан бесконтактный метод вычисления коэффициента неоднородности на основе информации о состоянии смеси, полученной гю фотоизображению плоского сечения рабочего объема, позволяющий исключить трудоемкую процедуру отбора проб. В пятой главе представлена методика инженерного расчета ленточного смесителя гравитационно-пересыпного действия для приготовления смесей сыпучих фракций, сильно различающихся по физико-механическим свойствам, приведена блок-схема расчета смесителя и схема технологического процесса получения многокомпонентной высокоплотной смеси с использованием предлагаемой смесительной установки. Задача нахождения наиболее плотной упаковки твердых частиц в заданном объеме, возникает, как правило, при создании композиционных материалов, состоящих из жидкой (связующей) и твердой фаз [1,2, 3]. При этом в качестве твердой фазы обычно используют материалы, прочность которых существенно выше прочности связующих компонентов. В этих условиях прочность композита определяется прочностью материала связующего. Однако существует способ увеличения прочности композита, связанный с созданием структуры материала, обладающей минимальными зазорами между твердыми частицами, т. Как показывает практика, уменьшение количества связующего в композите приводит к повышению его прочности. Это наиболее актуально для создания композитов в производстве строительных материалов, например, асфальтобетона, цементобетона, объемы производства которых, в масштабах страны, огромны. Распространенным подходом к исследованию дисперсных материалов -коллоидов, аморфных металлов, бетонов, сыпучих смесей и др. В рамках такой модели задача нахождения состава заполнителя композиционного материала, обладающего наибольшей плотностью, сводится к задаче о плотной пространственной упаковке сферических частиц. Случай монодисперсной упаковки, когда все сферы имеют одинаковый диаметр, достаточно подробно изучен как теоретически, так и экспериментально [4-7].