Разработка и исследование центробежного смесителя непрерывного действия для получения дисперсных комбинированных продуктов

• Автор: Виниченко, Михаил Михайлович
• Шифр специальности: 05.18.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 146 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА НЕПРЕРЫВНОГО СМЕСЕПРИГОТОВЛЕНИЯ И ЕГО АППАРАТУРНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

1.1 Теория процесса смесеприготовления

1.2 Обзор конструкций смесителей непрерывного действия центробежного типа для переработки сыпучих материалов

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА СМЕШИВАНИЯ ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ В НЕПРЕРЫВНОДЕЙСТВУЮЩЕМ АГРЕГАТЕ ЦЕНТРОБЕЖНОГО ТИПА.

2.1 Моделирование процесса непрерывного смешивания сыпучих материалов

2.2 Моделирование смесительного агрегата на основе кибернетического подхода.

2.3 Корреляционный метод анализа различных схем организации движения материальных потоков в смесителе.
2.4 Влияние процесса усреднения материальных потоков на снижение их неоднородности.
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ГЛАВА 3. АППАРАТУРНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.
3.1 Описание исследовательского стенда.
3.2 Дозировочное оборудование стенда.
3.2.1 Спиральный дозатор
3.2.2. Шнековый дозатор.
3.2.3 Порционный дозатор
3.3 Обоснование новых конструкций СНД.
3.3.1 Устройство и принцип работы центробежного СНД для
смешивания дисперсных материалов
3.4 Сыпучие материалы, использованные в экспериментальных
исследованиях.
3.5 Методика определения качества смеси.
3.6 Методика отбора проб из смеси.
3.7 Методика определения функции распределения времени пребывания частиц в СНД центробежного типа. Нахождение передаточных функций.
3.8 Методика определения характерного размера частиц
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ СМЕСИТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ.
4.1 Определение диспергирующей способности центробежного конусного смесителя
4.1.1 Определение рациональных параметров ротора, влияющих на диспергирующую способность смесителя.
4.1.2 Влияние величины обратной рециркуляции на качество смешивания.
4.1.3 Влияние соотношения дисперсности компонентов и их концентрации на качество смеси в конусном СНД
4.2 Определение влияния жидкости на качество смеси.
4.3 Исследование динамических характеристик СНД центробежного
4.3.1 Определение передаточной функции смесителя.
4.3.2 Определение сглаживающей способности смесителя.
4.3.3 Анализ частотновременных характеристик смесительного агрегата центробежного типа.
4.4 Методика расчета СНД центробежного типа.
4.5 Разработка аппаратурного оформления процесса смешивания в производстве сухого мороженого
4.6 Разработка аппаратурного оформления процесса смешивания в производстве сухого мороженого
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


В первую очередь это обусловлено тем, что сыпучие материалы представляют собой совокупность твердых макрочастиц, в то время как газы и жидкости представляют собой совокупность отдельных атомов и молекул. Поэтому для осуществления процесса смешивания необходимо, прежде всего, значительное внешнее силовое воздействие, позволяющее частицам смеси перемещаться относительно друг друга. Первый заключается в том, что сыпучие материалы, занимающие определенный объем, смешиваются под влиянием внешнего силового воздействия, которое вызывает хаотичное перемешивание макрообъемов и отдельных частиц. Второй метод предполагает, что устройство для смешивания упорядоченно размещает исходные компоненты в некотором объеме. Оба этих метода имеют свои преимущества и недостатки. Случайный метод предполагает произвольную подачу сыпучих материалов, но при этом требует значительных затрат энергии и времени. Упорядоченный метод предусматривает непрерывную, согласованную и равномерную подачу двух или нескольких компонентов в одно и тоже место, чего трудно достичь, если их соотношение составляет 1 и более. Поэтому, в реальных условиях, исходя из требуемой степени равномерности распределения исходных компонентов по объему получаемой смеси, обычно совмещают оба метода с преобладанием одного из них. Для всех вышеупомянутых случаев необходимо добиться равномерного распределения исходных компонентов по всему объему смеси. Однородность качество смеси принято оценивать по величине вариации ее состава в разных частях. Известно более двадцати оценок однородности смеси . Поскольку при исследовании процесса смешивания, как правило, исходят из случайного характера распределения компонентов по объему смеси, то мерой оценки ее качества принимают параметры, характеризующие распределение случайной величины. Такими параметрами являются дисперсия, среднеквадратичное отклонение СКВО, корреляционный момент, коэффициент вариации и другие. Наиболее целесообразно применение безразмерных параметров оценки однородности смеси. На практике процесс смешивания производится или периодически или непрерывно. Периодический процесс смешивания, по своей сути, предполагает использование случайного метода смесеприготовления, который описан выше, и включает в себя следующие стадии загрузку компонентов в смеситель, их смешивание и выгрузку. При периодическом смешивании загрузка компонентов производится дозаторами в соответствии с рецептурой смеси либо за один раз, либо поэтапно. Конвективное смешивание предполагает перераспределение макрообъемов компонентов по всему объему смеси. Благодаря этому происходит быстрое снижение ее неоднородности. Диффузионное смешивание предполагает перемешивание микрообъемов и отдельных частиц различных компонентов относительно друг друга. В этом случае снижение неоднородности смеси происходит значительно медленнее, чем при конвективном смешивании. В силу этого время проведения диффузионного смешивания практически и определяет продолжительность всего процесса смесеобразования. Сегрегация это процесс, обратный смешиванию. Он заключается в сосредоточении частиц одинаковой массы в соответствующих зонах смесителя под влиянием гравитационных, инерционных и других сил. По мере проведения процесса смешивания сегрегация оказывает все более значительное влияние на однородность смеси. В какойто момент скорости процессов смешивания и сегрегации уравниваются, и наступает динамическое равновесие. Поэтому, дальнейшее проведение процесса смешивания не приводит к улучшению качества смеси. Альтернативой периодическому способу смешивания служит непрерывное смесеобразование. В этом случае совмещаются случайный и упорядоченный методы смешивания. Упорядоченный метод смешивания имеет место при подаче исходных компонентов в смеситель дозирующими устройствами. Непосредственно в смесителе смешивание поступающих в него компонентов носит случайный характер. Вследствие сравнительно небольшого времени пребывания материала в активной зоне смешивания, в конструкциях смесителей с принудительным механическим перемешиванием, как правило, преобладает конвективная составляющая процесса.