ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы

С целью интенсификации процесса смешивания сыпучих материалов в качестве экспериментальной установки использовалась модель лопастного смесителя, представленная на рисунке 1. Установка (рис.1) включает корпус цилиндрического сечения 1 , вал 2 с расположенными на нем с возможностью изменения угла поворота лопатками 3 , подшипниковые опоры 4 и 5 , привод 6 и редуктор 7. Сущность работы заключалась в следующем: в смеситель загружались два компонента( ключевой А (семена люцерны) и основной Б (пшено)) в пропорции 1:1. Коэффициент заполнения 0,4. Размер частиц составлял: для семян люцерны 1,7 мм., для пшена 1,0мм. Плотность пшенаr=0,86 кг/м ³, семян люцерныr=0,82 кг/м ³. Загрузка осуществлялась последовательно с учетом размеров частиц компонентов: на первом этапе сначала загружался основной компонент, затем ключевой, и на втором этапе - наоборот. В результате смешивания получены кинетические кривые процесса, представленные на рисунке 2. Угол поворота лопаток относительно оси вращения вала составлял 0 ⁰.

Из рисунка видно, что при последовательной загрузке компонентов в порядке уменьшения размеров частиц и/или увеличения плотности материалов, из которых состоят компоненты, наблюдается значительное сокращение времени смешивания и более высокое качество получаемого продукта в отличии от загрузки в обратном направлении. Процесс смешивания складывается из перемещения группы смежных частиц из одного места смеси в другое внедрением, скольжением слоев (процесс конвективного смешения), постепенного перераспределение частиц различных компонентов через свежеобразованную границу их раздела (из-за внешней схожести с процессом диффузии молекул этот процесс смешения называют диффузионным), и сосредоточение частиц, имеющих одинаковую массу в соответствующих местах смесителя под действием гравитационных или инерционных сил (процесс сегрегации).

При перемешивании сыпучих материалов в смесителе одновременно протекают все три процесса. С учетом последнего пункта во время проведения первого этапа экспериментов увеличивается путь продвижения ключевого компонента А через компонент Б в процессе смешивания к стенкам смесителя (рисунок 3). На втором же этапе происходит быстрая сегрегация частиц компонента А - они концентрируется в периферийной зоне цилиндрического корпуса смесителя и не участвуют с самого начала в процессе перераспределения компонентов, в результате чего сам процесс смешивания несколько затягивается, а качество получаемого продукта становится немного хуже, чем в предыдущем случае.

В дальнейшем загрузка осуществлялась равномерно по длине смесителя и последовательно в порядке уменьшения размеров частиц и/или увеличения плотности материалов, из которых состоят компоненты. Результаты представлены на рисунке 4.

Было выявлено, что при равномерной загрузке компонентов наблюдается уменьшение длительности процесса смешивания при практически неизменном качестве получаемой смеси.

Для сокращения времени смешивания и улучшения качества готового продукта необходимо осуществлять загрузку исходных компонентов в лопастной смеситель равномерно по длине смесителя и последовательно в порядке уменьшения размеров частиц и/или увеличения плотности материалов, из которых состоят компоненты.