ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Смешение сыпучих материалов является широко используемым и самым неизученным физическим процессом.

Лопастные смесители, несмотря на малую изученность процессов протекающих в них, получили достаточно широкое применение. Это благодаря относительной простоты их изготовления, возможности применения увлажненных материалов и паст и наиболее стабильных характеристик смесеобразования (зависимости коэффициента неоднородности от времени смешивания). Изготавливаются они с одним или в большинстве случаев с двумя валами, на которых смонтированы смесительные элементы.

При вращении вала смешиваемые компоненты приводятся лопатками в движение по различным направлениям. Частицы, движущиеся от одной лопатки, попадают под действие другой, меняя при этом траекторию движения. За счет этого происходит интенсивное перераспределение частиц смешиваемой массы.

Для определения количественных показателей перемещения частиц при движении лопатки в слое сыпучего материала была проведена серия экспериментов на специально сконструированной лабораторной установке(рис.1).

В качестве экспериментального материала использовались пшено, семена люцерны и белый песок. Размеры частиц составляли: для пшена - средний диаметр частицd_ср=1,95 мм.; для семян люцерны - ширинаb_ср=1,0 мм.; для песка -d_ср=0,26 мм. Эксперименты проводились в два этапа: на первом этапе использовали пшено и семена люцерны; на втором - пшено и песок.

Порядок проведения эксперимента следующий:

1.В емкость А загружалось пшено, а в емкость Б, в зависимости от этапа эксперимента, либо семена люцерны, либо белый песок;

2.Убиралась делительная перегородка между емкостями;

3.Производился один оборот вала с угловой скоростью равной 3,77 с ^-1;

4.Вставлялась на прежнее место перегородка;

5.Производилось изъятие материалов из емкостей А и Б и их последующий просев через сито с диаметром отверстийd=1,5мм;

6.Полученные порции материала взвешивались и результаты фиксировались в таблицах;

7.Изменялся угол поворота лопатки относительно оси вращения вала в диапазоне от -90 ⁰ до +90 ⁰ и повторялись опыты по пунктам 1-6.

По результатам экспериментов были построены графики перемещения частиц материала в результате движения лопатки прямоугольной формы в слое сыпучего материала в зависимости от угла поворота лопатки относительно оси вращения вала, т.е. мы определили какое количество материала (в процентах от объема сектора воздействия лопатки за один оборот вала) переместилось в том или ином направлении относительно направления вращения лопатки (рис.2).

Посредством этих графиков выявлено, что в диапазоне углов поворота лопатки от 30 ⁰ до 60 ⁰ наблюдаются стабильные, незначительно отличающиеся друг от друга перемещения частиц материала под воздействием лопатки прямоугольной формы. Причем данный диапазон с незначительными отклонениями был получен на обоих этапах эксперимента. Данные отклонения объясняются разницей физико-механических свойств, применяемых экспериментальных материалов.

Следовательно, с помощью проводимых экспериментов на данной лабораторной установке для процесса смешения сыпучих материалов в лопастных смесителях в условиях конкретного производства можно:

1.Интенсифицировать процесс смешения за счет соответствующего подбора углов поворота лопатки;

2.Сократить габаритные размеры смесителей при тех значениях производительности и удельных энергозатрат, путем использования фиксированного конечного значения угла поворота лопатки из диапазона оптимальных, опытных значений.

3.Оптимизировать параметры рабочих органов лопастных смесителей для получения высокого качества смесей при значительном сокращении удельных энергозатрат.

Полученные экспериментальные данные могут быть применимы для математического моделирования процесса смешения сыпучих материалов в лопастных смесителях.

рис. 2