Разработка и исследование центробежного смесителя-диспергатора с направленной организацией движения потоков для переработки сыпучих материалов

• Автор: Маньянов, Виктор Исупович
• Шифр специальности: 05.18.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 150 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА

СМЕСЕПРИГОТОВЛЕНИЯ И ЕГО АППАРАТУРНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1. Общая характеристика процессов смешения дисперсных сыпучих материалов.

1.2 Конструктивное развитие смесительного оборудования.

1.3. Проблемы математического моделирования процесса

смесеприготовления

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1 .

ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА СМЕШИВАНИЯ В ПЕРИОДИЧЕСКОМ СМЕСИТЕЛЕ ЦЕНТРОБЕЖНОГО ТИПА.
2.1 Модель структуры материальных потоков
2.2 Моделирование процесса периодического смешивания
в центробежном конусном смесителе
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2.
ГЛАВА 3. АППАРАТУРНОЕ И МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.
3.1. Описание лабораторноисследовательского стенда
3.2. Дозировочное оборудование стенда
3.3. Обоснование новой конструкции центробежного
смесителя диспергатора.
V 3.4. Приборы для измерения скорости газовоздушного потока.
3.5. Методика определения концентрации ферромагнитного
трассера в смеси.
3.6. Методика отбора проб из смеси.
3.7. Методика определения характерного размера частиц.
3.8. Материалы, используемые в экспериментальных исследованиях
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3
ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
ЦЕНТРОБЕЖНОГО СМЕСИТЕЛЯ.
4.1. Определение рациональных параметров работы центробежного смесителя диспергатора
4.1.1. Определение минимальной частоты
вращения полого конуса.
4.1.2. Определение средней скорости движения материала по внутренней поверхности вращающегося полого конуса.
4Л .3. Определение рациональных геометрических
размеров окон конуса.
4.2. Гидродинамическая структура воздушных потоков в аппарате
4.3. Изучение факторов, влияющих на качество смешивания в центробежном смесителе диспергаторе.
4.3.1. Изучение влияния соотношения смешиваемых компонентов на качество получаемой смеси
4.3.2. Изучение влияния увлажнения основного компонента на качество
получаемой смеси.
4.3.3. Влияние на качество смешивания
технологических факторов.
4.4. Изучение факторов, влияющих на диспергирующую способность центробежного смесителя диспергатора.
4.4.1. Влияние режимных и конструктивных параметров на
диспергирующую способность
4.4.2. Влияние геометрии ротора и свойств смешиваемых материалов на диспергирующую способность.
4.5. Проверка на адекватность математической модели.
4.6. Практическая реализация работы
4.6.1. Методика расчета центробежного смесителя диспергатора
4.6.2. Аппаратурное оформление производства посолочных композиций для мясных полуфабрикатов
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


В учебной литературе по процессам и аппаратам пищевой технологии смешению отводится незначительное место, а специализированных монографий, посвященных системному изложению вопросов смешения сыпучих материалов и современному аппаратурному оформлению, практически нет, за исключением работ [,,, , ]. В исходном состоянии компоненты смеси имеют максимальную неоднородность, при которой каждый компонент находится в предоставленном ему объеме. Для осуществления процесса смешения необходимо создать у компонентов общую границу и обеспечить подвижность частиц в объеме смешения. Эти условия достигаются загрузкой материалов в фиксированный объем (;периодическое смешение) или их непрерывной подачей и выгрузкой из некоторого объема (непрерывное смешение). Подвижность частиц достигается сдвиговым движением, при котором преодолеваются силы трения между ними за счет вращения объема, движения внутри него лопастей, наложением вибровоздействия, переводом частиц в разреженное состояние и т. Подвижность частиц зависит от метода смешивания, конструкции смесителя и его режима работы, а также от физико-механических свойств компонентов. Смешивание дисперсных материалов является случайной или направленной рекомбинацией частиц в смесительном аппарате, что является результатом некоторого силового воздействия. Рекомбинация частиц в рассматриваемом объеме происходит за счет пересечения траекторий, форма и направление которых носит хаотический характер. Интенсивность смешивания напрямую зависит от количества таких пересечений в единицу времени. Итогом процесса должна являться однородная по составу, физикомеханическим и химическим свойствам смесь. При силовом воздействии на твердые частицы компонентов может происходить их дробление (измельчение). Существуют два способа смешивания, обеспечивающие распределение компонентов по объему аппарата - случайный и упорядоченный []. При реализации первого смешиваемая совокупность компонентов в результате пространственного перемещения частиц по случайным траекториям приводится в состояние, описываемое законом распределения, соответствующим равновесию для выбранных конструкционных и режимных параметров работы смесителя. В случае упорядоченного способа в смесителе компоненты смеси размещаются в объеме без пространственного перемещения, т. Упорядоченный способ смешивания можно осуществить путем систематического распределения твердых частиц в высоковязкой жидкости [, ]. Однако, и в этом случае смесь характеризуется случайными признаками, за исключением предельного состояния, когда при выбранной величине пробы не наблюдается колебаний концентраций, как во всем объеме смесителя, так и в отдельных его частях. Данный процесс трудно осуществим, хотя он приближенно реализуется в ряде аппаратов. Увеличение поверхности контакта фаз. Для достижения этих целей необходимо равномерное распределение исходных компонентов между собой, для получения однородного продукта. Однородность смеси принято оценивать величиной, характеризующей вариацию (непостоянство) состава в различных ее частях. Главным фактором при определении однородности является объем пробы. В предельных случаях, когда этот объем совпадает с объемом периодического смесителя, то смесь заведомо однородна, независимо от того, как размещены в нем компоненты, а когда он совпадает с объемом отдельной частицы, то любая смесь заведомо абсолютно неоднородна. В большинстве случаев этот объем регламентируется контролем качества смеси в соответствующей технологии. Известно более двадцати оценок однородности смеси [, ]. Если при исследовании процесса смешивания в большинстве случаев исходят из случайного характера распределения компонентов, то мерой качества смеси принимаются параметры, характеризующие распределение случайных величин - концентраций компонентов. Такими параметрами являются числовые характеристики законов распределения концентрации: дисперсия, корреляционный момент, среднее квадратичное отклонение (СКВО), коэффициент вариации и другие []. Однако в настоящее время нет единого мнения по выбору определяющего параметра, характеризующего смесь.