Разработка вибрационного смесительного агрегата с направленной организацией материальных потоков для получения комбинированных продуктов

• Автор: Матвеев, Юрий Александрович
• Шифр специальности: 05.18.04, 05.18.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 244 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ . . .

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОЦЕССА СМЕШИВАНИЯ

СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ. ПРОБЛЕМЫ И ЕРСПЕКТИ8Ы .

1.1. Механизм процесса смешивания . . . . . .

1.2. Методы повышения качества смешивания в аппаратах непрерывною действия. Обоснование выбора объекта исследования . . . . . . . . .
1.3. Физические основы образования виброкмпящего слоя дисперсных материалов. . . . . . . .
1.3.1. Свойства виброкииящего слоя. Распространение в слое низкочастотных колебаний .
1.3.2. Гидродинамика виброкипящего слоя . 1.3.3.роцесс смешивания дисперсных материалов

в виброкипяшем слое . .

1.4. Состояние и перспективы развития смесительного оборудования для переработки дисперсных материалов . .
1.4.1. Классификация смесителей вибрационного типа . .
1.5. Обзор конструкций вибрационных смесителей . . . .
ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИИ ПРОЦЕССА НЕПРЕРЫВНОГО
СМЕШИВАНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ . .
2.1. Методы моделирования процесса непрерывного смешивания сыпучих материалов . .
2.2. Разработка математических моделей непрерывнодействующего смесительного агрегата на основе кибернетического анализа .
2.2.1. Формирование функциональноструктурной схемы
смесительного агрегата . .
2.2.2. Моделирование сигнала спирального дозатора . . .
2.2.3. Моделирование сигнала шнекового дозатора . .
2.2.4. Моделирование сигнала порционного дозатора . . .
2.3. Моделирование процесса смешивания методом последовательного
разбавления с использованием корреляционного анализа . .
ВЫВОДЫ.
ГЛАВА 3.ШСАНИЕ СМЕСИТЕЛЬ 1 О АГРЕГАТА И
МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ . .
3.1. Описание лабороторноисследовательского стенда . . .
3.2. Дозировочное оборудование стенда
3.2.1. Спиральный дозатор . .
3.2.2. Шнековый дозатор.
3.2.3. Порционный дозатор . .
3.3. Разработка новых конструкций вибрационных смесителей .
3.4. Метод и методика для анализа проб . .
3.5. Сыпучие материалы, использованные в исследованиях . . .
3.6. Метод и методика определения погрешности дозирования .
3.7. Методика определения корреляционной функции процесса дозирования . . .
3.8. Методика определения функции распределения времени пребывания частиц в смесителе. Определение передаточных функций вибрационного СНД . . . . . .
ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
МЕЛЕЛИ СМЕСИТЕЛЬЮГО АГРЕГАТА .
4.1. Исследование работы дозаторов . . . . . .
4.1.1. Корреляционный анализ сигналов непрерывногармонического
дозирования. . . . . . . . . .
4.1.2. Определение сглаживающей способности вибрационного
смесителя с использованием корреляционных функций . .
4.2. Результаты исследования вибрационного смесителя . . .
4.2.1. Определение скорости движения различных материалов
по рабочему органу вибрационного смесителя . . . .
4.2.2. Определение пропускной способности отверстий . . .
4.3. Влияние режимных и конструктивных параметров вибрационного смесителя на качество получаемой смеси . . . . .
4.4. Метод последовательного разбавления. Определение рациональных конструктивных параметров смесителя . . . . .
4.5. Описание сигналов дозаторов. .
4.5.1. Описание сигналов спиральною и шнекового дозаторов . .
4.5.2. Описание сигналов порционного дозатора. . . . .
4.6. Определение передаточных функций процесса смешивания в вибрационном СНД . .
4.7. Исследование сглаживающей способности СИД вибрационного типа . . . . . . . .
4.8. Определение реальной сглаживающей способности вибрационного смесителя с использованием кибернетического метода . .
ГЛАВА 5.РОМЫШЛЕННАЯ РЕАЛ ИЗ А1ЫЯ.
5.1. Разработка аппаратурного оформления процесса получения сухих смесей пряностей . . . . . . . . .
5.2. Разработка технологической схемы получения прянопосольной смеси в производстве рыбопродуктов . . . . .
5.3. Аппаратурное оформление процесса получения детской смеси Малыш .
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
ЛИТЕРАТУРА


Однако, для получения в СНД качественных смесей дисперсных материалов одного только разрушения конгломератов из частиц недостаточно. СНД обладал большой сглаживающей способностью, позволяющей существенно уменьшить концентрационные колебания смеси в выходном потоке, вызванные флуктуациями в работе дозирующих устройств. Сглаживающая способность СИД характеризуется величиной постоянной времени переходного процесса и зависит от структуры потоков материала, находящихся в рабочем объеме аппарата. При разработке новых конструкций СНД вибрационного типа следует предусмотреть возможность управления сглаживающей способностью за счет направленной организации материальных потоков. Для этого целесообразно также использовать такое мощное средство интенсификации процессов как рециркуляция. Анализ теоретических и экспериментальных результатов исследований показал, что использование рециклов материальных потоков увеличивает инерционность СНД вибрационного типа и тем самым его сглаживающую способность , , , . Нами также учтено, что при смешивании дисперсных материалов в центробежных СНД значительная часть механической энергии затрачивается на бесполезный нагрев смеси вследствие внутреннего и внешнего трения дисперсной массы. С целью снижения энергозатрат процесс смешения целесообразно осуществлять в внброкипящем 1 или разреженном слоях . В этом случае частицы материала не образуют плотную массу, а находятся во взвешенном состоянии. Таким образом, нами приняты в качестве объекта исследования СНД вибрационного типа, обладающие способностью сглаживать флуктуации мгновенных расходов входных потоков за счет направленной организации материальных потоков внутри аппарата. Это позволяет использовать в составе смесительного агрегата без ущерба для качества смеси дозаторы объемного типа с довольно большими погрешностями в работе, которые имеют невысокую стоимость, более просты в изготовлении и эксплуатации, чем дозаторы весовою типа. Виброкипящий слой создается путем воздействия на смешиваемые компоненты вибрирующей поверхности, расположенной под ним. Поверхность совершает гармонические колебания, которые могут быть направлены по вертикали или под углом к горизонту. Структура виброкипящего слоя, интенсивность, характер смешивания компонентов и скорость их направленного перемещения внутри СИД зависят от амплитуды, частоты и направления колебательного движения. В большинстве случаев ятя образования такого слоя используют гармонические колебания. Р угол между направлением вибрации и вибрирующей плоскостью т время. Проанализируем процесс образования виброкипящего слоя с целью выявления основных параметров, влияющих на него и классификации различных состояний дисперсного материала, подвергаемого вибрационному воздействию. Рассмотрим вибрирующую поверхность, расположенную под углом а к горизонту и совершающую прямолинейные гармонические колебания с частотой и амплитудой А в направлении, образующем угол 3 с его плоскостью рис. На частицу массой т, находящуюся на пой поверхности, действует сила тяжести Рш, сила трения Г,0, нормальная реакция поверхности на частицу и сила инерции I. Тогда из выражения следует
Анализ результатов многих исследований свидетельствует, что свойства слоя дисперсного материала при увеличении интенсивности вибрации значительно изменяются в момент отрыва частиц друг от друга и от вибрирующей поверхности, на которой они находятся. До начала отрыва частицы материала как бы виброожижаются и растекаются по вибрирующей поверхности. При дальнейшем увеличении интенсивности вибрации происходит вскипание слоя материала. Отрыв частицы от поверхности произойдет в случае, когда нормальная реакция 0. Анализ уравнения показывает, что минимальное критическое ускорение вибрации поверхности, при котором произойдет отрыв частицы, будет обеспечено при i т1, т. Для частицы, лежащей на горизонтальной поверхности, совершающей вертикальные вибрационные колебания, выражение упрощается. На рис. Кривая, выполненная сплошной линией, разделяет всю область вибрационного воздействия на две зоны. Ато2 поверхности, на
Рис. Рис.