Вибрационное смешивание дисперсных материалов при наложении нелинейных колебаний

• Автор: Коробчук, Максим Васильевич
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 170 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 ВИБРАЦИОННОЕ СМЕШИВАНИЕ ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ

1.1 Смешивание дисперсных материалов.

1.1.1 Техника смешивания дисперсных материалов.

1.1.2 Механизм вибрационного смешивания.

1.2 Использование эффекта нелинейных колебаний

1.3 Вибрационные аппараты для смешивания дисперсных материалов

1.3.1 Обзор технической литературы

1.3.2 Обзор промышленного оборудования

1.4 Задачи и пути исследования

1.4.1 Постановка задачи исследования
1.4.2 Предлагаемая к исследованию конструкция смесителя.
2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ НЕЛИНЕЙНОЙ ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ.
2.1 Общие сведения о нелинейных механических системах.
2.2 Численные методы анализа нелинейных колебательных систем с использованием ЭВМ
2.3 Анализ нелинейности поведения системы.
2.3.1 Признаки хаотических колебаний
2.3.2 Фрактальный анализ и его применение в нелинейной динамике
2.4 Математическое описание динамики исследуемой системы
2.5.1 Моделирование гармонических колебаний.
2.5.2 Моделирование нелинейных колебаний
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1 Описание лабораторного стенда.
3.1.1 Описание лабораторного смесителя
3.1.2 Описание используемых приборов и устройств
3.1.3 Описание устройства преобразования
3.2 Оценка качества смеси.
3.2.1 Критерии оценки качества смеси
3.2.2 Определение необходимого числа проб для оценки качества смеси
3.2.3 Определение минимально допустимого веса проб
3.3 Методика проведения экспериментальных исследований
3.3.1 Описание методики эксперимента
3.3.2 Методика выполнения экспериментальной части.
3.3.3 Анализ режимов эксплуатации
3.4 Практические рекомендации по использованию результатов работы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.
ЛИТЕРАТУРА


При больших значениях ускорения (выше критического) увеличение порозности замедляется, что объясняется большими аэродинамическими силами, воздействующими на частицы. Работа в этих режимах энергетически не целесообразна. Кроме того, существует определенные технологические параметры, определяемые долговечностью и надежностью конструкции. Обычно ускорение рабочей камеры лежит в интервале 5 - 5С^ (§ - ускорение свободного падения). Рабочее значение порозности зависит от эквивалентного диаметра частиц, сочетания амплитуды и частоты вибрации, характера поведения смеси в камере. На интенсивность смешивания в вибрирующем слое влияют следующие факторы: высота и воздухопроницаемость слоя, влажность, размер форма обрабатываемых частиц материала, коэффициент трения между частицами и другие физико-химические и структурно-механические свойства материалов, частота и амплитуда колебаний. Вибрирующий слой каждого материала характеризуется свойственными только ему оптимальными параметрами вибрации. Для стадии виброкипения можно выделить два характерных состояния: сегрегацию частиц и их интенсивное смешивание (взаимную диффузию) [, ]. Во время смешения неупорядоченного состояния можно достигнуть только в идеальной системе. Если частицы компонентов системы отличаются размерами, формой или удельным весом, в системе возникают упорядочивающие тенденции, вызывающие неоднородность конечной смеси. После достижения состояния полного смешения в такой системе степень смешивания может уменьшаться в ходе дальнейшего проведения процесса (рисунок 1. Пунктирной линией отмечено равновесное состояние, в котором в результате находится обрабатываемая композиция. В обоих случаях в системе устанавливается некоторое среднее состояние равновесия, которое не изменяется в ходе дальнейшего проведения процесса. Скорость сегрегации возрастает тем значительнее, чем больше отношение диаметров или удельных весов зерен компонентов отличается от единицы. Второй режим - режим смешивания, реализуется при более интенсивных режимах вибрации. Переход от псевдоожижения к виброкипению происходит либо при сообщении слою ускорений колебаний определённого уровня, либо при достижении определенного энергетического уровня. Первый критерий больше применим к грубодисперсным система, второй - к микрогетерогенным. Переход от состояния псевдоожижения к виброкипению осуществляется, как правило, при ускорениях, превышающих ускорение свободного падения. Под воздействием вибрации в телах распространяются волны деформации. Монослой входящий в контакт с источником вибрации, получает от него силовые импульсы. От нижнего монослоя импульсы передаются лежащим выше монослоям. Вследствие инерционности, наличие сил трения и необратимых деформаций, импульсы по мере передачи их от моиослоя к монослою постепенно ослабевают, причем степень их ослабевания определяется свойствами среды, а также характером и величиной силовых импульсов. Энергия колебательного движения источника вибрации при прохождении волны затрачивается на ускорение обрабатываемой среды и восполнение потерь при необратимых деформациях. При наложении колебаний, в смеси наблюдается сдвиг по фазе в перемещении смежных монослоёв и при совмещении виброобработки с транспортированием, уменьшения средней скорости перемещения по мере удаления от источника вибрации. В режиме с подбрасыванием с течением времени нижний монослой, передав всю свою кинетическую энергию лежащим выше слоям, начнёт обратное движение, хотя верхние монослои могут продолжать перемещаться вверх. В этот момент начинается разрыхление слоя в целом []. Описанный режим вибрационной обработки, который реализуется лишь при достаточной толщине слоя, характерен тем, что можно выделить две зоны: в зоне, ближайшей к виброизлучателю, имеют место интенсивные колебания дисперсной среды, во второй, удаленной зоне, колебания сглажены, и частицы находятся как бы в состоянии парения. Сдвиг фаз в перемещении слоя и рабочего органа может быть весьма значительным. Сдвигом фаз определяются энергетические затраты в процессе вибрационной обработки среды и запаздывания моментов отрыва смеси от вибрирующей поверхности.