Разработка и обоснование основных параметров вибрационного смесителя сыпучих кормов

• Автор: Николаев, Владислав Николаевич
• Шифр специальности: 05.20.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 166 с. : ил.

Введение.

Глава 1 Состояние вопроса. Цель и задачи исследования

1.1 Физико механические свойства сыпучих компонентов и их влияние на получение качественной смеси

1.2 Анализ исследований по теории процесса смешивания.

1.3 Анализ исследований и рекомендаций по организации смешивания сыпучих материалов

1.4 Классификация смесителей и анализ рабочего процесса вибрационных смесителей

1.5 Анализ существующих моделей поведения сыпучей среды при вибрации

1.6 Выводы по главе. Цель и задачи исследования.

Глава 2 Теоретическое исследование процесса смешивания сыпучих кормов в вибрационном смесителе и обоснование его основных параметров
2.1 Теоретическое описание процесса смешивания сыпучих кормов при использовании модели поведения их при вибрации в виде материальной частицы.

2.1.1 Определение геометрических параметров рабочего органа вибрационного смесителя.

2.1.2 Уравнение движения частицы корма в цилиндрическом желобе вибрационного смесителя.
2.1.3 Влияние вибрационного воздействия цилиндрического желоба на величину коэффициента внутреннего трения сыпучего корма.
2.1.4 Определение средней скорости движения частицы корма в цилиндрическом желобе и определение производительности
вибросмесителя
2.2 Теоретическое описание процесса смешивания сыпучих кормов при использовании модели поведения их при вибрации в виде вязкой среды
2.2.1 Определение безразмерных критериев подобия, характеризующих состояние сыпучей среды при вибрации как вязкую жидкость.
2.2.2 Уравнение движения закрученного потока сыпучего корма
в цилиндрическом желобе вибросмесителя.
2.2.3 Влияние вибрационной вязкости на характер движения
сыпучего корма.
2.2.4 Обоснование гравитационного конусного вискозиметра для определения
вибрационной вязкости сыпучего корма в вибросмесителе
2.3 Выводы по главе
Глава 3 Методика экспериментальных исследований
3.1 Общая методика экспериментальных исследований
3.1.1 Выбор сыпучей кормовой смеси.
3.1.2 Оценка качества смешивания кормовой смеси
3.1.3 Отбор и обработка проб.
3.2 Методика проведения экспериментальных исследований.
3.2.1 Экспериментальная установка, приборы и оборудование, применявшиеся при исследованиях
3.2.2 Определение коэффициента трения движения сыпучего корма
при вибрации.
3.2.3 Определение условной эффективной вибровязкости сыпучего корма
3.3 Методика определения оптимальных параметров
вибрационного смесителя
3.3.1 Планирование эксперимента при разработке математической модели процесса смешивания сыпучего корма в вибрационном смесителе
3.4 Выводы по главе
Глава 4 Результаты экспериментальных исследований
4.1 Результаты предварительных экспериментов.
4.2 Реализация матрицы планирования, обработка экспериментальных
данных и получение уравнений регрессии
4.3 Поиск оптимальных параметров вибросмесителя.
4.4 Выводы по главе.
Глава 5 Производственная проверка вибрационного смесителя сыпучих кормов и экономическая эффективность результатов исследования.
5.1 Результаты производственных испытаний.
5.2 Определение экономической эффективности использования вибрационного смесителя в сельскохозяйственном производстве.
5.2.1 Оценка эффективности использования вибросмеситсля
по критерию энергетических затрат.
5.2.2 Определение основных технико экономических показателей вибрационного смесителя по критерию энергетических затрат.
5.2.3 Определение экономической эффективности использования вибросмесителя в стоимостной форме
5.3 Выводы по главе.
Основные выводы.
Литература


При оценке качества смешивания одной случайной величиной смесь считают двухкомпонентной. Для этого из смеси выделяют какойто один компонент контрольный, а остальные объединяют во второй, условный. По степени распределения контрольного компонента в массе судят о качестве смеси 4. В качестве количественной оценки завершенности процесса смешивания принимают степень однородности, которая представляет собой отношение содержания контрольного компонента в анализируемой пробе к содержанию того же компонента в идеальной смеси. В, доля меньшего компонента в пробе Во доля меньшего компонента в смеси. Степень однородности принято выражать в процентах или долях единицы. Чем значение ближе к 0 или единице, тем лучше завершен процесс и качественнее смесь. Критерием оценки процесса смешивания может служить коэффициент неоднородности вариации, выражаемой в процентах. Физический смысл коэффициента вариации заключается в том, что он измеряет среднеквадратичное отклонение доли контрольного компонента в единицах среднего значения случайной величины. УС 1Г2 Со 4 с, с0,
где Со, С соответственно заданное и фактическое содержание компонента смеси п число проб. Снижение значения ус свидетельствует о более качественном протекании процесса. Для большинства смесителей значения ус считается достаточным. Оптимальное время смешивания для определенного смесителя и вида материала определяют экспериментально. Так, для большинства смесителей кормов периодического действия это время составляет 8. Исследователи , при математическом описании моделировании процесса смешивания берут показатель изменчивости концентрации контрольного компонента в микрообъемах смеси. С концентрация контрольного компонента в потоке материала время смешивания от момента загрузки компонентов до рассматривания поперечного сечения Оа коэффициент осевой диффузии. При установке в камере смешивания в зоне обрушения кормового потока дополнительного делителя большую роль начинает играть процесс радиального смешивания, тогда уравнение диффузии представляется в виде
1. Д. коэффициент радиальной диффузии. Значительно большее распространение среди исследователей получил метод косвенной оценки перемешивания массы внутри аппарата, описываемый с помощью функции распределения времени пребывания частиц внутри непрерывного смесителя . На входе в смеситель ступенчато или скачком резко меняют концентрацию ключевого компонента, затем через равные промежутки времени замеряют его концентрацию на выходе смесителя. Так как различные частицы внутри аппарата передвигаются по различным траекториям и с различными скоростями, то и время пребывания их внутри аппарата различно. Оно рассматривается как величина случайная и непрерывная, характеризуемая функциями распределения, дисперсией и средней. Ю
где р функция распределения, равная вероятности того, что случайная величина примет значение меньше, чем , т. Рг есть доля частиц в выходящем потоке со сроком пребывания внутри смесителя меньше времени 0 плотность распределения случайной величины, так называемая дифференциальная кривая распределения. У2, где V объем смесителя, м3 3 производительность смесителя, мс. Изучив способность смесителя преобразовывать концентрации входящих компонентов, подбирают одну из готовых моделей, описывающих процесс перемешивания. Наиболее распространены из них модели идеального вытеснения, идеального смешивания, диффузионного смешивания, ячеечного смешивания и комбинирования. Т 1Л,
В данной модели нет продольного перемешивания компонентов. Считается, что в поперечном направлении компоненты распределены равномерно. Следовательно, для описания процесса смешивания инертных друг другу компонентов модель идеального смешивания не подходит. Кривые отклика системы даны на рис. ГСхт ЛСвх свых , 1. Сох и Свых концентрация ключевого компонента соответственно на входе и выходе смесителя рис. С е е. Ячеечная модель предполагает, что весь объем смесителя разбит на т ячеек, проходя через которые последовательно, материалы в каждой ячейке идеально смешиваются. Для описания модели потребуется дифференциальное уравнение первого порядка.