Разработка непрерывнодействующего смесительного агрегата и исследование процесса приготовления сухих смесей при высоких соотношениях смешиваемых компонентов

• Автор: Жуков, Алексей Николаевич
• Шифр специальности: 05.18.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 232 с. : ил.

1.1. Основные факторы, влияющие на качество проведения процесса смешивания сыпучих материалов
1.2. Состояние и перспективы развития смесительного оборудования для получения сыпучих комбинированных продуктов
1.3. Технологические схемы смесительных агрегатов для получения сыпучих композиции с соотношением компонентов 1 и выше

1.4. Основные методы моделирования процесса смешивания сыпучих материалов

Выводы по главе

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ИЕПРЕРЫВИОДЕЙСТВУЮЩЕГО СМЕСИТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА

2.1. Моделирование смесительных агрегатов на основе динамических характеристик

2.1.1. Моделирование дозаторов непрерывного действия

2.1.2. Математическая постановка задачи сглаживания пульсаций дозируемого потока материала

2.1.3. Моделирование смесителей непрерывного действия

2.2. Алгоритмическая реализация модели экспоненциального сглаживания

2.2.1. Структуры моделей СНД экспоненциального сглаживания
2.2.2. Структуры моделей СНД в терминах пространства состояний
2.2.3. Многослойные структуры моделей СНД
2.3. Структура математической модели смесительного агрегата
Выводы по главе
ГЛАВА 3. АППАРАТУРНОЕ, ПРИБОРНОЕ И МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Описание стенда для исследования процесса смешивания
3.2. Дозировочное оборудование стенда
3.2.1. Шнековый дозатор
3.2.2. Спиральный дозатор
3.2.3. Порционный дозатор
3.3. Смесительное оборудование стенда
3.3.1. Вибрационный смеситель непрерывного действия
3.3.2. Центробежный СНД, с осевым нагнетателем
3.3.3. Центробежный СНД, с направляющими лопастями
3.4. Методика оценки динамических характеристик смесителя непрерывного действия
3.5. Методика определения качества смеси
3.5.1. Методика определения коэффициента неоднородности смеси с помощью электронного частотомера
3.5.2. Химические методы оценки качества приготовляемой смеси
3.6. Материалы, используемые п экспериментальных исследованиях
Выводы по главе
ГЛЛВЛ 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
СМЕСИТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА И ЕГО СОСТАВНЫХ ЧАСТЕЙ. ИХ СОПОСТАВЛЕНИЕ С МАТЕМАТИЧЕСКИМИ МОДЕЛЯМИ
4.1. Исследование работы смесителей непрерывного действия
4.1.1. Влияние режимных и конструктивных параметров СНД с направляющими лопастями на качество получаемого продукта
4.1.2. Определение коэффициентов обратной рециркуляции центробежного СНД с направляющими лопастями
4.1.3. Определение удельных энергозатрат для центробежного СНД с направляющими лопастями
4.1.4. Влияние конструктивных параметров СНД на его динамические характеристики.
4.1.4.1. Исследование динамических характеристик центробежного СНД с направляющими лопастями
4.1.4.2. Исследование динамических характеристик центробежного СНД с осевым вентилятором
4.1.4.3. Исследование динамических характеристик вибрационного СНД
4.2. Математическая модель смесительного агрегата и ее сопоставление с экспериментальными исследованиями
4.2.1. Теоретическое согласование режимов работы
дозирующих устройств и СНД, входящих в состав смесигельного агрегата
4.2.2. Определение коэффициента неоднородности смеси в различных технологических схемах смесеприготовлсния
4.2.3. Частотновременное согласование двух технологических схем реализации ненрсрывнодействующего
смеситсл ы юго агрегата
4.3. Определение удельных энергозатрат технологических схем смесеприготовлсния
4.4. Методика расчета ненрсрывнодействующего смесительного агрегата
4.5. Разработка аппаратурного оформления процесса
смешивания в производстве сдобного печенья.
4.6. Аппаратурное оформление производства
посолочных композиций
Выводы по главе
ВЫВОДЫ И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
ЛИТЕРАТУРА


Пневматические СИД обладают достаточно высокой демпфирующей способностью и характеризуются отсутствием движущихся частей. Однако они не нашли широкого применения в промышленности, так как позволяют получать смеси хорошего качества только из компонентов близких по дисперсному составу, а также требуют установки дополнительных устройств по очистке от пыли. Гравитационные СНД характеризуются смешиванием сыпучих материалов за счет столкновения их потоков, движущихся иод действием собственной силы тяжести сверху вниз, с различными препятствиями на споем пути. За счет этого происходит разделение сыпучей массы на несколько потоков, а также скольжение слоев материалов относительно друг друга, что вызывает перераспределение компонентов в общей массе . Основным достоинством гравитационных смесителей является простота конструкции и отсутствие движущихся частей. К их недостаткам относятся отсутствие сглаживающей способности, большие габаритные размеры по высоте, невозможность получения качественных смесей при соотношении компонентов порядка 1, пригодность только для хорошо сыпучих материалов. Наибольшее применение в промышленности и в сельском хозяйстве, для смешивания плохосыпучих и увлажненных материалов, получили червячнолопастные смесители. Данный класс СИД отличается большим конструктивным разнообразием. Подобные смесители подразделяются в зависимости от скоростных режимов работы, а также от количества основных перемешивающих устройств. Наиболее распространенными являются двухвальные червячнолопастные смесители, в которых вращение валов может быть как встречным, так и однонаправленным. Основное достоинство данных смесителей это их универсальность, которая выражается независимостью от физикомеханических свойств смешиваемых компонентов. К недостаткам данных СНД можно отнести большие массогабаритные показатели и значительные удельные энергетические затраты, износ смесительных элементов, большое количество сальниковых уплотнений, трудность очистки, сравнительно малый полезный объм . Вибрационные СНД подробно рассмотрены в ряде работ , , , , , . По принципу действия их можно разделить на виброожижающис, виброциркуляционные и вибродиспергирующие. Основное преимущество этих СНД приведение сыпучей среды, под воздействием вибрации, в разреженное состояние, что способствует интенсификации процесса смешивания. Данный класс СНД позволяет смешивать как хорошо, так и плохосыпучие материалы. Недостатки вибрационных СНД относительно большая металлоемкость, необходимость массивных и жестких опорных конструкций, виброизоляции, повышенный шум. Кроме того, в СНД этого типа, как правило, не удается получить смесь хорошего качества при соотношении смешиваемых компонентов 1 и выше. СНД центробежного типа характеризуются высокой производительностью, небольшими размерами и малым энергопотреблением . Они принадлежат к разряду скоростных машин. Интенсификация процесса смешивания в данных СНД обуславливается центробежными силами инерции, действующими на смешиваемые компоненты и значительно превышающими силы тяжести. Это приводит к возникновению в сыпучей массе больших разрывных и сдвиговых напряжений, что способствует приведению се в разреженное состояние. Основным рабочим органом аппаратов является ротор, вращающийся со значительными угловыми скоростями, благодаря которому происходит передача кинетической энергии смешиваемым материалам. Зачастую траектории частиц в рабочей зоне смесителя имеют случайнохаотический характер, что обусловлено большим количеством действующих на них сил трения, центробежных, кориолисовых, инерционных и др. Благодаря этому, вследствие беспорядочного соударения частиц друг о друга и различные препятствия, происходит интенсификация процесса и соответственно быстрое перераспределение ингредиентов между собой. Движение потока материала с большой скоростью способствует разрушению конгломератов частиц при соударении их о препятствия и стенки аппарата. Рабочие органы центробежных смесителей представляют собой простые тела вращения диски, цилиндры, полые усеченные конуса, иногда с более сложным профилем параболоиды, торовыс и сферические оболочки.