Исследование процесса измельчения зерна при изменении давления воздуха в рабочей камере дробилки ударно-истирающего действия

• Автор: Кобылкин, Дмитрий Сергеевич
• Шифр специальности: 05.20.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Оренбург
• Количество страниц: 215 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

1.1 Назначение и область применения процесса изгнельчения.

1.2 Теория процесса измельчения.

1.2.1 Энергозатраты на измельчение

1.3 Технологии и средства для измельчения зерновых компонентов комбикормов.

1.3.1 Классификация способов измельчения

1.3.2 Классификация измельчающих машин

1.4 Теоретические предпосылки исследования процесса измельчения зерна при изменении давления воздуха в рабочей камере дробилки

1.4.1 Анализ путей интенсификации процесса измельчения

1.4.2 Давление воздуха, как фактор, влияющий на эффективность измельчения.
1.5 Конструкции дробилок кормов, работающих при разрежении и избыточном давлении зоздуха в рабочей камере
1.6 Основные выводы по первой главе.
2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ЗЕРНА В РАБОЧЕЙ КАМЕРЕ ДРОБИЛКИ.
2.1 Теоретические предпосылки работы дробилки ударноистирающего действия в условиях изменяемого давления воздуха в рабочей камере
2.2 Аналитическое исследование процесса взаимодействия рабочих органов дробилки с продуктом
2.2.1 Характер движения продукта и воздуха в рабочем пространстве дробилки
2.2.2 Характеристика воздушнопродуктового слоя, образующегося в рабочей камере дробил ки
2.2.3 Определение основных характеристик воздушнопродуктового слоя при изменении давления воздуха в рабочей камере дробилки.
2.2.3.1 Обоснование геометрических параметров и физических свойств воздушнопродуктового слоя при изменении давления воздуха
2.2.3.2 Обоснование динамических параметров воздушнопродуктового слоя при изменении давления воздуха
2.2.4 Исследование силового взаимодействия среды с рабочими органами дробилки.
2.2.5 Энергетический баланс измельчителя в подсистеме воздушнопродуктового слоя
2.3 Кибернетическая модель объекта исследования
2.4 Комплекс параметров эффекта процесса ударноистирающего измельчения
2.5 Алгоритм реализации математической модели
2.6 Выводы по второй главе.
3 ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1 Задачи и программа экспериментальных исследований
3.2 Описание экспериментальной установки, моделирующей процесс измельчения.
3.3 Приборы и аппаратура, применяемые при исследованиях
3.4 Методики, применяемые при экспериментальных исследованиях
3.4.1 Характеристика сырья, используемого при исследованиях
3.4.2 Стандартные методики.
3.4.3 Определение эквивалентного диаметра зерна
3.4.4 Методика исследований, разработанная для определения характеристик воздушнопродуктового слоя и коэффициентов, входящих в математическую модель
3.4.5 Методика определения показателей процесса измельчения при работе экспериментальной установки.
3.5 Методика определения эмпирических зависимостей параметров эффекта от исследуемых факторов.
3.6 Методика проведения многофакторного эксперимента с последующей оптимизацией исследуемого объекта
3.7 Программное обеспечение для обработки экспериментальных данных
4 РЕЗУЛЬ ТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.
4.1 Результаты эксперимента по определению границ варьирования факторов и выбора рациональной конструкции рабочего органа
4.2 Исследование влияния режимов работы дробилки на эффективность процесса измельчения зерновых культур
4.3 Результаты определения основных параметров математической модели процесса измельчения в дробилке с изменяемым давлением воздуха в рабочей камере.
4.3.1 Динамические, геометрические и физические параметры воздушнопродуктового слоя при изменении давления воздуха в рабочей камере
4.3.2 Определение коэффициентов гидравлических сопротивлений и коэффициента плотности укладки зерна в воздушнопродуктовом слое
4.3.3 Определение эмпирических зависимостей показателей процесса измельчения от исследуемых факторов
4.4 Сравнение расчетных параметров математической модели с экспериментальными.
4.5 Оптимизация процесса измельчения компонентов комбикормов при изменении давления воздуха в рабочей камере дробилки.
4.6 Выводы по четвертой главе
5 РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
5.1 Методика инженерного расчета дробилки ударноистирающего действия
с учетом разрежения воздуха в ее рабочей камере
5.2 Совершенствование конструкций дробилок кормов
5.3 Расчет экономической эффективности внедрения результатов научных исследований.
5.3.1 Расчет энергетической эффективности
5.3.2 Оценка экономической эффективности внедрения программного продукта.
5.3.2.1 Техникоэкономическое обоснование проекта программного
продукга.
5.3.2.2 Определение трудоемкости разработки программного продукта
5.3.2.3 Расчт себестоимости программного продукта
5.3.2.4 Расчт экономического эффекта от внедрения программного продукта.
5.4 Выводы по пятой главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.
Список литературы


Опираясь на основной закон измельчения П. А. Ребиндера, С. В. Мельников в году предложил эмпирическую рабочую формулу для определения затрат работы на измельчение применительно к кормам растительного происхождения. Предложенные им формулы позволяют оценить любой процесс измельчения в измельчителе любого типа с учетом влияния относительной влажности материала. При энергетическом анализе следует выделить, что при измельчении в силу неэффективности измельчающих органов, значительное количество энергии растрачивается в виде тепла. Поэтому энергия, требуемая для образования поверхности, может быть легко спутана с энергией, расходуемой на бесполезное тепло. Наконец, некоторое количество энергии, безусловно, расходуется на образование дефектов в измельчаемом материале ,3,5. По мнению В. И. Сыроватка часть работы расходуется на работу упругих деформаций. Упругие деформации вызывают напряжение в ударяемой частице, в результате чего и происходит разрушение. Пластические деформации не приводят к разрушению ударяемого тела, а лишь изменяют его формы и нагревают 7,9,2. В гг. Согласно этой теории сумма кинетической энергии, необходимой для измельчения материала и его внутренней тепловой энергии, превращаемая в полезную работу, является величиной постоянной. НиЬегРапи 2 в г. Проведенный анализ существующих теорий измельчения показывает, что гипотезы, несмотря на их теоретическую ценность, носят ограниченный характер, так как рассматривают процессы измельчения лишь с энергетической оценки при определенных условиях измельчения. Рассмотренные теории применимы для частных случаев и используются для сравнительной оценки измельчителей и определения основных критериев при совершенствовании технологических процессов и способов измельчения. Как свидетельствуют результаты исследований по данному вопросу, в настоящее время не создана теория измельчения, рассматривающая изменение энергозатрат в процессе измельчения с учетом изменения давления воздуха в рабочей камере сельскохозяйственной дробилки. Кроме того, не разработана адекватная математическая модель, с помощью которой возможно достаточно точно рассчитать энергоемкость процесса, производительность сельскохозяйственной дробилки зернового сырья и качество получаемого продукта с учетом величины давления воздуха в се рабочей камере. В связи с чем возникает необходимость исследования процесса измельчения зерна в условиях переменной величины давления воздуха в рабочей камере дробилки ударностирающего действия. Многообразие видов кормов и их свойств, а также требований к технологии приготовления, обусловленных физиологией кормления привело к созданию большого числа способов измельчения. Основным способом обработки кормов является механический способ, при котором измельчению подвергаются почти все виды кормов. При механическом способе обработки кормов твердый материал можно разрушить и измельчить до частиц желаемого размера раздавливанием, раскалыванием, разламыванием, резанием, распиливанием, истиранием, ударом и различными комбинациями этих способов ,,,1. Различают разрушение тела стесненным и свободным ударом. При стесненном ударе тело разрушается между двумя органами измельчителя. Эффект такого разрушения зависит от кинетической энергии ударяющего тела. Свободный удар тела наступает в результате столкновения его с рабочими органами измельчителя или другими телами в полете. Эффект такого разрушения определяется скоростью их столкновения независимо от того, движется разрушаемое тело или рабочий орган измельчителя. В большинстве случаев эти виды воздействия на материал используют комбинированно при этом обычно основное значение имеет один из них, что обусловлено конструкцией машины, применяемой для измельчения. Из перечисленных способов раскалывание применяют для получения кусковых материалов. Разламывание применяют для получения кусков материала определенного размера и заданной формы, этот процесс сопутствует другим способам измельчения. Истирание применяют для тонкого измельчения мягких и вязких материалов.