Розробка автоматизованого відцентрового змішувача безперервної дії з додатковою зоною змішування для сипких матеріалів легкої промисловості - Автореферат

Розробка автоматизованого відцентрового змішувача безперервної дії з додатковою зоною змішування для сипких матеріалів легкої промисловостіЗ метою дослідження впливу параметрів змішувача на процес змішування та якість суміші розроблено математичні моделі кінематики та динаміки руху частинок суміші всередині змішувача. Розроблено спосіб визначення параметрів суміші, який дозволяє корегувати відхилення відсоткового складу суміші від заданого значення під час роботи змішувача безперервної дії. Запропоновано систему керування режимом роботи ВЗБД з додатковою зоною змішування, що дозволяє зменшити відхилення відсоткового складу суміші від заданого значення. Проведені експериментальні дослідження згладжувальної здатності та постійної часу змішувача, впливу параметрів системи керування на відхилення відсоткового складу суміші, потужності, що споживається змішувачем. Установлено, что существующие смесители не позволяют корректировать отклонения процентного состава смеси от заданного значения во время работы смесителя.Для отримання сумішей сипких матеріалів широко застосовується змішувальне обладнання, яке за принципом дії можна розділити на дві групи: періодичної та безперервної дії. Обладнання безперервної дії у порівнянні з періодичними змішувачами забезпечує ряд суттєвих переваг, серед яких високі продуктивність та якість суміші, незначний нагрів компонентів суміші під час змішування, менші метало-та енергоємність, можливість застосування в автоматизованому виробництві. Проте відсутність можливості керування перебігом процесу змішування та недостатність розробок нових сучасних конструкцій змішувачів безперервної дії стримує їх застосування в промисловості. Таким чином, на сьогоднішній час існує необхідність вивчення процесів безперервного змішування, дослідження впливу параметрів змішувачів на перебіг цих процесів, розробки рекомендацій щодо проектування нових високоефективних типів змішувального обладнання, створення способу визначення поточних параметрів сипких композицій під час змішування для забезпечення можливості корегування їх складу у процесі роботи обладнання, що зумовлює актуальність проведення цих досліджень. Для досягнення поставленої мети у роботі вирішувались такі задачі: проведення аналізу існуючих конструкцій змішувачів безперервної дії, принципів їх роботи та методів визначення параметрів суміші;Виявлено, що вдосконалення ВЗБД здійснюється у двох напрямках: по-перше, створенням додаткових зон змішування і, по-друге, інтенсифікацією руху частинок по внутрішній поверхні ротора за рахунок створення рециркуляції та складних траєкторій руху частинок з різними швидкостями. Введення додаткових зон змішування поліпшує якість суміші, але призводить до підвищення часу знаходження частинок у змішувачі та, відповідно, постійної часу змішувача. Для змішувача з двома зонами змішування математична модель зміни концентрації компонентів суміші визначається диференціальним рівнянням другого порядку: , (2) де T1, T2 - постійні часу відповідних зон змішування. Тому, для дослідження згладжувальної здатності змішувача з декількома зонами змішування використовують рівняння (1), але з урахуванням загальної постійної часу змішування: , (3) де N - кількість зон змішування. , (5) де f(x, y, z) - рівняння бічної поверхні ротора; xi, yi, zi - координати частинки відносно нерухомої системи координат; xri, yri, zri - координати частинки відносно рухомої системі координат, що обертається із кутовою швидкістю щ; vr - швидкість руху частинки; i - номер ротора змішувача; бі - кут розтрубу відповідного ротора; R0i - радіус основи відповідного ротора; fi - коефіцієнт тертя між бічною поверхнею відповідного ротора та частинками суміші.Створено математичні моделі процесу змішування, що дозволяють визначати вплив геометричних розмірів та швидкостей обертання роторів на згладжувальну здатність змішувача, довжину траєкторії частинок у ньому та прогнозувати підвищення продуктивності; визначати динамічні навантаження у приводі змішувача. Отримані математичні моделі дозволили встановити, що при внутрішньому роторі з радіусом основи R01 = 47 мм, висотою h1 = 145 мм, кутом розтрубу б1 = 300 забезпечення необхідних траєкторій руху частинок у змішувачі можливе, якщо розміри зовнішнього ротора становлять R02 = 125 мм, h2 = 164 мм, б2 = 400, при відстані між роторами не менше 15 мм та куті нахилу кришки змішувача не більше 750. Аналітично та експериментально встановлено, що введення у змішувач додаткової зони змішування зменшує відхилення концентрації компонентів суміші від заданого на 55,6% при зменшенні коефіцієнта неоднорідності на 30,3%, що свідчить про підвищення згладжувальної здатності, та збільшує середній час перебування частинок суміші всередині змішувача на 20,4%, що дозволяє підвищити продуктивність також на 20,4% при збереженні якості змішування на заданому рівні.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ