Исследование процессов смешивания сыпучих материалов в лопастных смесителях непрерывного действия - Автореферат

Кроме эффективного перемешивания, эти смесители призваны подавлять пульсации в подаче компонентов на входе в смеситель, неизбежно возникающие по различным причинам в реальных технологических процессах, то есть они решают задачу обеспечения равномерности перемешивания в пространстве и стабильности смеси во времени. Поэтому представляется актуальным расчетно-экспериментальное исследование процессов непрерывного перемешивания сыпучих материалов на основе математических моделей процесса в смесителе, учитывающих, по крайней мере, основные реальные факторы, влияющие на кривые РВП, к которым можно отнести локальную интенсивность продольного и поперечного перемешивания, поперечную неоднородность потока в смесителе и склонность перемешиваемых компонентов к сегрегации. Выполнить экспериментальные исследования разгрузочных характеристик лопастных смесителей непрерывного действия, связывающих массу смеси в смесителе с производительностью и предложить физическое объяснение этих характеристик. На основе экспериментального исследования процесса непрерывного перемешивания сыпучих материалов в лопастном смесителе непрерывного действия выявлена связь разгрузочной характеристики смесителя с поперечной неоднородностью потока в нем. Поскольку типичным представителем лопастных смесителей непрерывного действия является смеситель GCM500 фирмы Gericke, Швейцария, то в работе была поставлена задача экспериментального исследования его характеристик при смешивании разнородных материалов и построение двухмерной модели, объясняющей поведение этих характеристик и рассчитывать процесс.

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. Gatumel // 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.

Размещено на .ru