Совершенствование методов расчёта роторно-пульсационных аппаратов применительно к процессу измельчения

• Автор: Иванов, Олег Сергеевич
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Бийск
• Количество страниц: 130 с. : ил.

Содержание
Введение

1 Современные аспекты измельчения.

1.1 Общие сведения

1.2 Обзор известных теорий измельчения.

1.3 Измельчение в роторнопульсационных аппаратах

1.4 Постановка задач исследования

2 Описание объектов исследований, опытных установок

и экспериментальных методик

2.1 Сибирский углеродный носитель сибунит

2.2 Лабораторная установка с роторнопульсационным аппаратом

для исследования процесса мокрого измельчения
2.3 Полупромышленная установка с роторнопульсационным аппаратом для исследования процесса мокрого измельчения
2.4 Методика проведения экспериментов но определению прочности гранул сибунита,.
2.5 Методика определения поверхностного натяжения
для системы жидкостьтврдое тело
2.6 Методика проведения экспериментов по определению активности катализатора
3 Результаты исследований.
3.1 Теоретические результаты исследований
3.1.1 Математическое описание процесса измельчения.
3.1.2 Условия сдвигового измельчения частиц в
роторнопульсационном аппарате.
3.1.3 Кавитационное измельчение
3.1.4 Разрушение частиц за счт гидродинамических сил потока, истирания, соударений и акустического воздействия
3.1.5 Дезагрегация улътрадисперсных частиц.
3.2 Экспериментальные результаты исследований
3.2.1 Измельчение сибунита.
3.2.2 Дезагрегация ультрадисперсных алмазов
3.2.3 Дезагрегация частиц карбоновой кислоты.
4 Обсуждение результатов исследований
4.1 Применение разработанного математического описания для процесса измельчения в роторнопульсационном аппарате.
4.2 Применение разработанного математического описания для процесса кавитационного измельчения.
4.3 Анализ условий сдвигового разрушения частиц
в роторнопульсационном аппарате.
4.4 Применение разработанного математического описания
для определения затрат энергии на дезагрегацию.
4.5 Промышленная установка с РИА для приготовления носителя катализатора гидрирования.
4.6 Определение прочностных характеристик гранул сибунита
4.7 Исследование активности катализатора гидрирования
Основные результаты выполненной работы.
Список использованных источников


В промышленности существует множество конструкций измельчителей различных типов [], в которых процесс может осуществляться как “сухим” способом, так и “мокрым”. При получении тонкоизмельчённых материалов второй способ по определённым причинам является более предпочтительным. При измельчении в жидкости значительно уменьшается агрегация частиц, а также отсутствует пылеобразование, которое приводит к потерям целевого продукта и загрязнению окружающей среды, что нежелательно. Пыль, проникая в дыхательные пути персонала, обслуживающего измельчительные установки, вызывает различные заболевания. При использовании аппаратуры, в которой процесс измельчения проводится в жидкой фазе, существует возможность его совмещения с другим каким-либо процессом, например с экстракцией []. В этом случае достигается существенная экономия потребляемой энергии, уменьшение производственных площадей, занимаемых данным оборудованием и значительное ускорение процесса. Поскольку поверхностная энергия оказывает весьма сильное влияние на различные процессы, то вполне резонно задаться вопросом о том, влияет ли она и на механические свойства измельчаемых твёрдых тел. Впервые этот вопрос в научном плане был рассмотрен A. A. Гриффитсом ( г. Проводя свои испытания, в основном, на стёклах, он предварительно наносил царапину определённой длины, после чего проводил испытания на растяжение в средах, оказывающих различное физико-химической влияние на испытуемый образец. Как следует из формулы А. А. Гриффитса, понижение поверхностного натяжения вызывает также и понижение прочности твёрдого тела. Коэффициент “2” в формуле (2) символизирует образование в процессе растяжения двух новых поверхностей в результате раскрытия стенок царапины. Собственно говоря, влияние поверхностно-активных веществ на механические свойства твёрдых тел исследователи наблюдали и ранее, однако они не могли объяснить данное явление с научной точки зрения. Обоснованное физическое трактование данного явления было дано П. Л. Ребиндером ( г. Указанный эффект, получивший международное признание и нашедший множество практических приложений, был признан открытием и стал называться эффектом адсорбционного понижения прочности или просто эффектом Ребиндера. Согласно представлениям П. А. Рсбиндсра, молекулы жидкости, хорошо смачивающей данное твёрдое тело (однако не настолько сильно, чтобы растворять его), проникают по микротрещинам, всегда имеющимся в реальных телах, к их вершинам. При адсорбции молекул происходит понижение поверхностной энергии трещины. При этом, согласно закону сохранения энергии, некоторая часть от подводимой извне энергии переходит в тепло, а другая - преобразуется в давление, раздвигающее стенки микротрещины. Наличие такого давления было действительно позже подтверждено экспериментально Б. В. Дерягиным []. Данное явление наглядно иллюстрируется рисунком 1. Во время измельчения имеет место непрерывное образование всё новых и новых поверхностей, а также адсорбция различных веществ на свежеобразованных поверхностях измельчённых частиц [,] и их агрегатах []. Твёрдость различных тел также как и прочность существенно снижается при смачивании их жидкостями []. Необходимо отметить ещё очень важный момент, касающийся сути эффекта адсорбционного понижения прочности: природа данного эффекта является чисто адсорбционной (обратимой) и не связана ни с растворением, ни с коррозионными процессами или иными явлениями подобного рода. Как следует из приведённых выше рассуждений, смачивание играет весьма существенную роль []. Поэтому целесообразно уделить некоторое внимание поверхностно-активным веществам (ПАВ). Согласно классификации, введённой П. А. Ребиндером, можно выделить две основные группы ПАВ: диспер-гаторы и стабилизаторы []. ПАВ-диспергаторы являются низкомолекулярными веществами, которые благодаря небольшому размеру своих молекул, легко проникают в микротрещины, понижая локально поверхностную энергию и силы сцепления молекул твердого тела в вершине микротрещины, а вместе с тем и его прочность.