Интенсификация процесса пневматического транспортирования сыпучих материалов механическими колебаниями ультразвукового диапазона

• Автор: Воронкин, Павел Анатольевич
• Шифр специальности: 05.18.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 172 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 Состояние вопроса и задачи исследования.

1.1 Теория пневматического транспортирования сыпучих материалов

1.1.1 Структура двухкомпонентиого потока при пневмотранспорте

1.1.2 Устойчивость транспортирования и энергозатраты на процесс

1.1.3 Методы и способы интенсификации процесса

1.2 Анализ состояния ультразвуковой техники и технологий

1.2.1 Физические эффекты, обуславливающие интенсификацию технологических процессов ультразвуком.

1.2.2 Ультразвуковые технологические аппараты.

1.2.3 Воздействие ультразвука на биологические объекты

1.3 Выводы по первой главе и постановка задачи исследований

ГЛАВА 2 Теоретические исследования ультразвукового воздействия на материал при его пневмотранспортировании
2.1 Условия перемещения частицы под воздействием ультразвуковых колебаний.
2.2 Анализ условий устойчивого равновесия частиц в материалопроводе при ультразвуковом воздействии на него.
2.3 Механика движения материала при комплексном пневмоультразвуковом воздействии
2.4 Выводы по второй главе
ГЛАВА 3 Экспериментальное исследование влияния механических колебаний ультразвукового диапазона на физикомеханические свойства сыпучих материалов
3.1 Общая методика проведения экспериментов и обработки опытных данных
3.2 Поведение частиц сыпучего материала, находящегося на горизонтальной поверхности и колеблющейся с ультразвуковой частотой
3.3 Влияние ультразвукового воздействия на сыпучие материалы,
находящиеся в трубопроводе
3.4 Влияние ультразвукового воздействия на процесс истечения сыпучих материалов из камерного питателя.
3.5 Влияние ультразвукового воздействия на скорость трогания частиц .
3.6 Влияние ультразвукового воздействия на амилолитические фер
менты транспортируемого материала биологического происхождения
3.7 Выводы по третьей главе.
ГЛАВА 4 Экспериментальное исследование влияния механических колебаний ультразвукового диапазона на процесс пневматического транспортирования
4.1 Экспериментальные стенды
4.2 Оборудование, приборы и материалы для проведения экспериментальных исследований
4.3 Методика обработки экспериментальных данных и оценки погрешностей результатов.
4.4 Результаты экспериментов и их анализ.
4.5 Выводы по четвертой главе
ГЛАВА 5 Рекомендации по повышению техникоэкономических показателей пневмоустановок с помощью механических колебаний ультразвукового диапазона.
5.1 Рекомендации по применению ультразвукового оборудования .
5.2 Некоторые пути повышения техникоэкономических показателей
пневмоустановок
5.3 Расчет экономической эффективности от внедрения ультразвукового оборудования для пневмотранспортных установок
5.4 Выводы по пятой главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.
ПРИЛОЖЕНИЯ
ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
О расход воздуха, мс
Р потери давления, Па
См производительность установки, кгс
Ь длина транспортирования, м
0 удельная гидравлическая мощность, Втскгм
массовая концентрация материала в аэросмсси
Дм диаметр матсриалопровода, м
Д диаметр воздуховода, м итм скорость витания частиц, мс итр скорость трогания частиц, мс
V скорость транспортирующего воздуха, мс им скорость транспортируемого материала, мс
эквивалентный диаметр частицы, м
О вес частицы. II р плотность среды, кгм
рм плотность транспортируемого материала, кгм3 у кинематическая вязкость несущей среды, м с
миделево сечение частицы, м
Кетг число Рейнольдса, соответствующее началу трогания частицы Яевит число Рейнольдса, соответствующее витанию частицы ускорение свободного падения, мс
удельное изменение коэффициента вязкости
с скорость акустических колебаний в среде, мс
Т0 температуры среды, К
ср удельная теплоемкость среды при постоянном давлении, ДжкгК
Е модуль Юнга, Па
с скорость продольных акустических колебаний в среде, мс Рм звуковое давление, Па
интенсивностьзвука, Втм
ЛГ 1й
интенсивность звука по шкале Децибел, Дб
численный размерный коэффициент, зависящий от вида
транспортируемого материала, м с
Д. адиабатический коэффициент сжимаемости
туст гидравлический коэффициент полезного действия пневмотранспортной установки
коэффициент динамической вязкости, Па с
г коэффициент аэродинамического сопротивления частицы при трогании
коэффициент извилистости канала, характеризующий межфазное взаимодействие в слое материала
е коэффициент пористости зерновой смеси
Р коэффициент объемного расширения
коэффициент внешнего фения а коэффициент фильтрации.
ВВЕДЕНИЕ


При горизонтальном транспорте концентрация частиц транспортируемого материала, как правило, максимальна в нижней части трубопровода. Распределение продукта по сечению материалопровода зависит от скорости транспортирующего воздуха, подачи материала в трубопровод, наличия отводов и их количества, диаметра и состояния поверхности частиц перемещаемого материала, шероховатости внутренней поверхности материалопровода, его положения в пространстве и др. В зависимости от концентрации материала в аэросмеси, скорости воздушного потока и других факторов процесс пневмотранспортирования характеризуют несколькими фазами движения частиц. Следует отметить, что имеются явные противоречия в оценке режимов транспортирования и отсутствуют количественные показатели их границ. Так, например, в работах Островского Г. М., Смолдырева А. Вельшоф Г. Заборсин А. Ф., Зуев Ф. Г. , , деляг процесс транспортирования с учетом переходных режимов на стационарный отдельно летящими частицами или совершающими скачкообразное движение нестационарный с подстилающим слоем, дюнами, поршнями или сплошным потоком. Качественным показателем при оценке режима движения двухкомпонентного потока является характер изменения параметров процесса расходскорость воздуха, давление при пневмотранспорте , , , , 0 как по длине материалопровода, так и во времени. Колебание параметров может быть вызвано склонностью перемещаемых материалов к конгломерации и сжимаемостью воздуха, а по интенсивности их изменения можно судить об устойчивости процесса , , . Для стационарного режима транспортирования отдельно летящими частицами рисунок 1. При снижении скорости воздушного потока возникает местное сгущение материала в нижней части трубопровода, тогда как в верхней осуществляется транспорт во взвешенном состоянии рисунок 1 В таком случае перемещение становится неравномерным, что приводит к незначительным колебаниям параметров процесса. Дальнейшее уменьшение скорости воздушного потока приводит к остановке некоторой части материала на днище горизонтального материалопровода, образуется кучка материала дюна, перекрывающая часть трубы рисунок 1. М масса материала, поступившая в разгрузочный бункер Рисунок 1. При дальнейшем уменьшении скорости воздушного потока размеры дюн и подстилающего слоя увеличиваются, возникают сплошные пробки сыпучего материала и транспорт либо прекращается вовсе возникает завал материалопровода, либо осуществляется пробками с возможным последующим переходом к транспорту сплошным потоком рисунок 1. Процесс транспортирования сопровождается резким увеличением давления, а затем не менее резким его падением при прорыве пробки. Следует отметить, что неравномерность распределения частиц в матсриалопроводе может наблюдаться и при больших скоростях воздуха ,. Поскольку пульсирующее движение воздушного потока приводит к пульсации скоростей частиц сыпучего материала, в результате чего образуются зоны повышенной концентрации частиц. В этих зонах, вследствие уменьшения расстояния между частицами, может наблюдаться изменение траектории их полета, и даже движение в обратном направлении при вертикальном или наклонном положении трубопровода. Кроме того, с учетом нестабильности режимов движения двухкомпонентного потока для одной н той же пневмоустановки на отдельных ее участках могут одновременно наблюдаться несколько режимов движения частиц в материалопроводе , . Структуру двухкомпонентного потока в горизонтальном материалопроводе можно представить в виде диаграммы рисунок 1. Диаграмма позволяет установить зависимость удельных потерь давления на единицу длины транспортного трубопровода от скорости воздушного потока и выделить основные режимы перемещения частиц пневмотранспорту отдельно летящими частицами соответствует область А, с подстилающим слоем и дюнами область В, поршнями и сплошным потоком области С, , и Е. По утверждению автора диаграммы, минимум удельных потерь давления на единицу длины транспортного трубопровода, наблюдается у границ А и В, что соответствует пневмотранспорту отдельно летящими частицами и с подстилающим слоем.