Разработка и исследование центробежного смесителя-диспергатора периодического действия для получения дисперсных комбинированных продуктов

• Автор: Чечко, Сергей Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.18.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 148 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

ГЛАВА 1. НАУЧНЫЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

ПРОЦЕССОВ СМЕШИВАНИЯ И ДИСПЕРГИРОВАНИЯ СЫПУЧИХ ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ

1.1. Общие закономерности процесса смешивания сыпучих

дисперсных материалов

1.2. Классификация и конструктивное развитие смесительного

оборудования

1.3. Общая характеристика процессов диспергирования сьптучих

материалов

1.4. Обзор конструкций смесителей с эффектом диспергирования

1.5. Современные методы моделирования процессов
смесеириготовления дисперсных материалов
1.6. Пути интенсификации процессов смесеприготовления
дисперсных материалов
1.7. Заключение по анализу литературы и постановка
задач исследования
ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ
СМЕСЕПРИГОТОВЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ ТЕОРИИ
СТОХАСТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
2.1. Моель структуры материальных потоков
2.2. Моделирование процесса смесеобразования
Выводы по главе 2
ГЛАВА 3. АППАРАТУРНОЕ И МЕТОДОЛОГИЧЕСКОЕ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАБОТ
3.1. Описание лабораторноисследовательского стенда
3.2. Блок дозирующих устройств
3.3 Устройство и принцип работы центробежного
смесителядиспергатора
3.4. Методика отбора проб из смеси и определения
концентрации ферромагнитного трассера
3.5. Методика определения среднего размера частиц
3.6. Материалы, используемые
в экспериментальных исследованиях
3.7. Методика определения коэффициентов
циркуляции материала в аппарате
Выводы по главе 3
3 ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ ЦЕНТРОБЕЖНОГО СМЕСИТЕЛЯ
ДИСПЕРГАТОРА
4.1. Обоснование аппаратурно процсссовой схемы производства
мучных композитных смесей для сахарного печенья
4.2. Исследование факторов, влияющих на
диспергирующую способность аппарата
4.2.1. Исследование диспергирующей способности аппарата
4.2.2. Определение гранулометрического состава сыпучего
материала
4.3. Исследование факторов, влияющих на процессы
смесеобразования в центробежном смесителе
диспергаторе
4.3.1. Влияние режимных параметров на качество
смешивания дисперсных материалов
4.3.2. Влияние коэффициента загрузки аппарата
на качество смесеобразования
4.3.3. Влияние структуры движения потоков в аппарате
па качество смешивания дисперсных материалов
4.4. Сопоставление результатов моделирования
и экспериментальных исследований
4.4.1. Идентификация параметров математической модели
4.4.2. Проверка математической модели на адекватность
4.5. Методика проектирования центробежного
смесителядиспергатора
4.6. Промышленная апробация технических решений
в производстве комбинированных продуктов
4.6.1. Применение смесителя диспергатора для
получения мучных композитных смесей
4.6.2. Анализ экономической эффективности от внедрения
центробежного смесителядиспергатора
Выводы по главе 4
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


При этом задача приготовления однородных по составу смесей связана с целым рядом трудностей, таких как: широкий спектр изменения физико-механических свойств перерабатываемых материалов, требования, предъявляемые к качеству и составу продукта, производительности, энерго- и металлоемкости смесительных конструкций и т. Задачи повышения эффективности устройств, используемых при приготовлении сыпучих смесей, склонных к адгезии и конгломерации, сегрегации по физико-механическим свойствам частиц (размерам, плотности и другим), отличающихся большим соотношением объемов компонентов, обусловливают необходимость постоянного совершенствования известных типов смесительного оборудования и создания новых. Проведение исследований предполагает несколько уровней: разработка принципиальной схемы смесительного устройства, обеспечения адекватного математического описания процессов, совершенствования методов и техники экспериментальных исследований, разработки методов его расчета. В настоящее время процесс смешивания сыпучих материалов является неотъемной частью цепочки технологических процессов. Смешивание используется в производстве комбинированных продуктов питания, композиционных материалов, полуфабрикатов, обогащенных витаминами, минеральными и биологически активными добавками и т. Его цель -пространственное распределение двух и более компонентов для получения однородной по составу, физико-механическим и другим свойствам среды, называемой смесью []. В связи с поставленной задачей варьируется соотношение масс компонентов, входящих в смесь. Иногда диапазон соотношения компонентов очень велик и достигает 1:6. В ходе процесса смешивания в смесительном аппарате происходит взаимное перемещение частиц разных компонентов, находящихся до этого отдельно или в неоднородно внедренном состоянии []. В идеализированном процессе получается такая смесь, что в любой ее точке к каждой частичке одного из компонентов примыкают частицы других компонентов в количествах, определяемых заданным соотношением компонентов [8]. Так, если смешиваются три компонента, массы которых относятся как целые числа а: Ь: с, то в любом малом объеме, взятом в произвольной точке, массы после идеального смешения тоже должны относиться как а: Ъ: с. В действительности, такое идеализированное расположение частиц невозможно, ввиду наличия факторов, влияющих на взаимные перемещения частиц и от которых в конечном результате зависит степень смешения. Эти факторы можно разделить на три группы. Сыпучие материалы представляют собой совокупность твердых макрочастиц, поэтому для осуществления процесса смешивания, прежде всего, необходимо значительное внешнее силовое воздействие, позволяющее частицам смеси перемещаться относительно друг друга []. Процесс смешивания сыпучих материалов носит случайный характер [] и может осуществляться двумя методами: случайным и упорядоченным []. Первый требует сильных силовых воздействий для хаотичного перемешивания материала, значительных энергетических и временных затрат, а так же предполагает произвольную подачу сыпучих материалов, второй подразумевает упорядоченное размещение исходных компонентов смеси специальным устройством в некотором объёме. Сложность данного метода - необходимость непрерывной и равномерной подачи нескольких компонентов в одно и тоже место, чего трудно достичь в некоторых случаях. В реальных условиях совмещают оба метода с преобладанием одного из них. При практической реализации процесса смешивания ставятся нижеперечисленные цели []: увеличения поверхности контакта фаз, получение многокомпонентных композиций с заданными свойствами и уменьшение вариации свойств сырья и готовой продукции. Практически процесс смешивания производится двумя способами -периодическим и непрерывным. В случае непрерывного смешивания совмещаются упорядоченный (при подаче материала дозирующими устройствами в смеситель) и случайный (протекающий непосредственно в смесителе) методы смешивали я. Периодический способ включает в себя следующие стадии: загрузку компонентов в смеситель (либо за один раз, либо поэтапно), их смешивание и выгрузку [].