WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

Для экспериментального построения РВП порцию трассера (обычно 100 г) засыпали в загрузочный патрубок при работе смесителя в установившемся режиме, после чего одновременно начинали отбор материла на выходе в движущиеся на конвейере кюветы с шагом по времени 10 с. Отбор прекращали при полном отсутствии частиц трассера в выходящем потоке. Содержимое кювет анализировали и определяли долю трассера, вышедшего на каждом шаге по времени. Частицы трассера были предварительно окрашены, и анализ их содержания производился по цифровым фотографиям кювет по специальной программе распознавания образов. Исследования выполнялись для различных комбинаций трассера и состава смеси: А в А, В в В (диагностирование потока, сегрегации заведомо нет), А в В (ожидаемая сегрегация вверх), В в А (ожидаемая сегрегация вниз), А в А+В (ожидаемая сегрегация вверх), В в А+В (ожидаемая сегрегация вниз). Пример экспериментальных кривых РВП для трассера А показан на рис.8, где также нанесены расчетные кривые с подобранными для каждой производительности переходными вероятностями.




















Рис.8а соответствует наклонным лопастям, то есть неоднородному потоку, при котором наблюдается явное расслоение РВП для разных производительностей. На РВП при прямых лопастях (рис.8б) этого расслоения нет, и РВП зависит только от скорости вращения лопастей. Из сравнения расчетных и опытных данных следует, что, подобрав переходные вероятности по экспериментальной РВП для одной производительности, перейти к другим производительностям можно чисто расчетным путем. Для всех исследованных режимов смешивания и составов смеси найденные переходные вероятности сведены в представленную в диссертации таблицу. Расчетные кривые распределения времени пребывания компонентов и их первые моменты (среднее время пребывания и дисперсия) после параметрической идентификации модели находятся в удовлетворительном соответствии с опытными данными и позволяют расчетным путем прогнозировать их изменение при переходе от одной производительности к другой (при одинаковой скорости вращения лопастей) без привлечения дополнительной эмпирической информации.

В четвертой главе рассмотрены вопросы технологического и технического приложения результатов работы.

Было исследовано, как смесители с полученными РВП способны подавлять пульсации расхода одного из подаваемых компонентов, то есть обеспечивать стабильность состава смеси на выходе по времени. Принято характеризовать эту способность смесителя передаточным числом по дисперсиям пульсаций расхода компонента на входе в смеситель и на выходе из него – VRR:

, (10)

где 2in – дисперсия пульсации во времени расхода ключевого компонента на входе в смеситель, 2out – то же на выходе из него. Считается, что промышленный смеситель должен обеспечивать VRR не менее 60. В численных экспериментах рассматривались случайные и синусоидальные пульсации. Было установлено, что определяющим фактором, влияющим на VRR, является отношение времени пребывания Тf Тm к периоду пульсаций Тin. Требуемое технологией значение VRR достигается при Тm/Тin>1,5, что позволяет по Тf =M/Q и заданной производительности найти требуемую массу материала в смесителе и его объем. При дисперсии относительной РВП больше 0,75 ее влияние на VRR незначительно.

При смешивании склонных к сегрегации материалов достижение однородной смеси не достижимо в принципе. Поэтому важное значение имеет разработка мероприятий по подавлению негативного влияния сегрегации. Несмотря на то, что сегрегация может быть вызвана многими причинами, определяющими причинами являются разница в размерах и плотности частиц компонентов, в результате чего сила веса действует на них по-разному и приводит к расслоению. Поэтому одним из возможных путей подавления негативного влияния сегрегации является устранение силы веса. Это может быть достигнуто наложением противоположной весу массовой силы, например, периодической силы инерции, среднее за период ускорение которой равно ускорению силы тяжести. Реализация такого подхода может быть достигнута в разработанной новой конструкции вибрационного смесителя, в котором рабочий объем размещен на обратном маятнике (ось качания внизу), где центробежная сила инерции направлена вверх, то есть противоположно силе тяжести. Равенство ее среднего значения силе тяжести обеспечивается подбором частоты колебаний, обеспечиваемой соответствующей жесткостью упругих элементов.

Другим направлением борьбы с вредным влиянием сегрегации является распределенная подача сегрегирующего компонента в рабочий объем смесителя. Если в схеме на рис.1 его подавать не в левую верхнюю ячейку, а разделить на несколько потоков и подавать в верхние ячейки (в ячейки первой строки), то разные части этого потока будут сегрегировать вниз в течение разного времени, путем чего может быть достигнуто более равномерное распределение его концентрации по ячейкам последнего столбца, то есть на выходе из смесителя. Расчетный пример организации такого процесса показан на рис.9, откуда следует, что теоретически среднеквадратичное отклонение распределения концентрации сегрегирующего компонента может быть уменьшено в 1,5 раза.

Эта схема была реализована при модернизации лопастного смесителя непрерывного действия для приготовления смесей полимерных композиций в цехе №2 ООО «Полимерпластбетон», Ярославль, в результате чего однородность полиэтилена в готовой смеси повышена на 24%.

Разработанные модели, методы расчета и их программно-алгоритмическое обеспечение нашли практическое применение при выполнении исследовательских работ и промышленных проектов в горном институте г.Алби, Франция, Ченстоховском политехническом институте, Польша, университете г. Веспрем, Венгрия, и исследовательском центре Tel-Tek, Норвегия, о чем в приложении приведены подтверждающие документы.


Основные результаты диссертации

  1. Экспериментально исследованы разгрузочные характеристики промышленного лопастного смесителя непрерывного действия, связывающие массу смеси в смесителе с производительностью, и показана их связь со скоростью вращения лопастей и их конфигурацией, определяющей поперечную неоднородность потока.
  2. Выполнено экспериментальное исследование кривых распределения пребывания частиц ключевого компонента в смесителе при различных режимах его работы и конфигурациях перемешивающих лопастей.
  3. Разработана двумерная ячеечная математическая модель процесса перемешивания ключевого компонента в лопастном смесителе непрерывного действия с неоднородным потоком материала.
  4. Теоретически и экспериментально установлено, что поперечная неоднородность потока приводит к тенденции кривых распределения времени пребывания к бимодальности, а для склонного к сегрегации ключевого компонента – к отличию среднего времени пребывания частиц, рассчитанного по производительности и загрузке, от среднего времени пребывания, рассчитанного по кривой отклика.
  5. Предложено аппаратурное оформление смесителя, защищенное положительным решением о выдаче патента на полезную модель, в которой подавляется негативное проявление сегрегации компонентов.
  6. На Ярославском ООО «Полимерпластбетон» выполнена модернизация лопастного смесителя, позволившая повысить на 24% однородность получаемой смеси.
  7. Разработанные модели, методы расчета и их программно-алгоритмическое обеспечение нашли практическое применение при выполнении исследовательских работ и промышленных проектов в горном институте г.Алби, Франция, Ченстоховском политехническом институте, Польша, университете г. Веспрем, Венгрия, и исследовательском центре Tel-Tek, Норвегия.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих

печатных работах

  1. Баранцева, Е.А. Процессы смешивания сыпучих материалов: моделирование, оптимизация, расчет / Е.А. Баранцева, В.Е. Мизонов, Ю.В. Хохлова// ГОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина». Иваново. – 2008. – 116 с.
  2. Хохлова, Ю.В. Математическая модель смесителя непрерывного действия с неоднородным потоком сыпучего материала / Ю.В.Хохлова, В.Е. Мизонов, Е.А. Баранцева, H. Berthiaux, C. Gatumel // Изв. ВУЗов. Химия и химическая технология. – 2007. – Т. 50. – Вып. 9. – С.118-120.
  3. Хохлова, Ю.В. Влияние сегрегации трассера на трассирование неоднородного потока сыпучего материала / Ю.В.Хохлова, В.Е. Мизонов, Е.А. Баранцева, H. Berthiaux, C. Gatumel // Вестник ИГЭУ. – Вып.3 – 2007. – С.15-17.
  4. Баранцева, Е.А. Математическая модель кинетики лопастного перемешивания сыпучих материалов / Е.А. Баранцева, В.Е. Мизонов, С.В. Федосов, Ю.В. Хохлова // Строительные материалы. – №2. – 2008. – С.12-13.
  5. Баранцева, Е.А. Об оптимальных параметрах перемешивающей лопасти лопастного смесителя сыпучих материалов / Е.А. Баранцева, Ю.В. Хохлова, В.Е. Мизонов, H. Berthiaux, C. Gatumеl // Изв. ВУЗов. Химия и химическая технология. – 2008. – Т. 51. – Вып. 7. – С.108-110
  6. Mizonov, V. Influence of crosswise non-homogeneity of particulate flow on residence time distribution in a continuous mixer / V. Mizonov, H. Berthiaux, C. Gatumel, E. Barantseva, Y. Khokhlova // Powder Technology. – 190 (2009) 6-9.
  7. Баранцева, Е.А. Распределение времени пребывания частиц сыпучего материла в лопастном смесителе непрерывного действия / Е.А. Баранцева,, В.Е. Мизонов, Ю.В. Хохлова // Химическая промышленность сегодня. – №3. – 2009. – C. 50-53.
  8. Смеситель сыпучих материалов: полезная модель. – Решение о выдаче патента №2008148083/22(062988) от 15.12.2008. / Е.А. Баранцева, Ю.В. Хохлова, В.А. Огурцов // ГОУ ВПО «Ивановский Государственный Энергетический Университет имени В.И. Ленина».
  9. Мизонов, В.Е. Новый подход к моделированию и оптимизации процессов в сыпучих материалах / В.Е. Мизонов, В.П. Жуков, Е.А. Баранцева, Ю.В. Хохлова// Каталог 3-го Ивановского инновационного салона «Инновации-2006». – Иваново. – 2006. – С.119-120.
  10. Хохлова, Ю.В. Распределение времени пребывания частиц в смесителе непрерывного действия с неоднородным потоком / Ю.В. Хохлова, В.Е. Мизонов. //Тезисы 13-ой МНТК студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика». – Т.2. – Москва. – МЭИ. – 2007. – С.466-467.
  11. Хохлова, Ю.В. Влияние сегрегации трассера на кривые отклика в непрерывном смесителе с неоднородным потоком / Ю.В.Хохлова, В.Е. Мизонов, Е.А. Баранцева, H. Berthiaux, C. Gatumel // Тезисы 14-ой МНТК «Состояние и перспективы развития энерготехнологии – 14-ые Бенардосовские чтения». –Иваново. – 2007. – С.176.
  12. Хохлова, Ю.В. Двухмерная ячеечная модель непрерывного смешения сыпучих материалов / Хохлова Ю.В., Баранцева Е.А., Мизонов В.Е., Berthiaux H. // Сборник трудов 20-й международной конференции «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-20». – Т.5. – Ярославль. – 2007. – С.82-83.
  13. Мизонов, В.Е. Оптимизация механических и тепломассообменных процессов в химической и строительной промышленности / В.Е. Мизонов, Е.А. Баранцева, Ю.В. Хохлова, В.С. Лезнов // Каталог экспонатов IV выставки научных достижений Ивановской области «Инновации-2007». – Иваново. – 2007. – С.106.
  14. Хохлова, Ю.В. Влияние сегрегации трассера на кривые отклика при смешении сыпучих материалов в лопастном смесителе непрерывного действия / Ю.В. Хохлова, Е.А. Баранцева, В.Е. Мизонов, H. Berthiaux// Труды XXI МНК «Математические методы в технике и технологиях – ММТТ21». – Т.5. – Саратовю – 2008. – С.29-30.
  15. Mizonov, V. Theoretical study of superposition of macro- and micro-scale mixing and ITS influence on mixing kinetics and mixture quality / V. Mizonov, H. Berthiaux, E. Barantseva, C. Gatumel, Y. Khokhlova. // Proc. of the International Symposium on Reliable Flow of Particulate Solids IV (RELPOWFLO IV). – CD edition. – Tromso. – Norway. – 2008.
    Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»