ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат научных исследований.

Внедрено множество технологических процессов с применением аппаратов с вихревым слоем (АВС). которые отличаются резким ускорением ведения процесса, меньшим расходом электроэнергии и реагентов, снижением себестоимости конечных продуктов. Однако анализ предлагаемых различными авторами конструкций вихревых электромагнитных аппаратов, а также проведенный ряд экспериментальных исследований показали недостаточную эффективность для переработки сыпучих материалов существующих и серийно выпускаемых конструкций АВС применительно к процессам смешения и измельчения. Основной недостаток их заключается в низкой сглаживающей способности смесителей и в отсутствии возможности регулирования времени пребывания перерабатываемых материалов в рабочей зоне аппарата. Указанный недостаток может быть устранен при использовании электромагнитного массообменного аппарата (ЭММА) на базе плоского двухстороннего индуктора.

В этом аппарате реализуется общая для всех АВС схема преобразования электрической энергии источника питания в энергию вращающегося электромагнитного поля, которая переходит в кинетическую энергию движущихся под действием этого поля ферромагнитных частиц (ФМЧ). которые в свою очередь и осуществляют интенсивную обработку исходного материала, находящегося в рабочей зоне. Разница заключается в том, что в качестве генератора вращающегося магнитного поля в АВС служит статор- асинхронного электродвигателя, а в ЭММА - плоский двухсторонний индуктор, что позволяет резко улучшить топографию магнитного поля, а вращающийся слой ФМЧ превращается в вихревой.

Исследованиями установлено, что ФМЧ в вихревом слое совершают поступательное и вращательное движение. При наличии в рабочей зоне большого количества частиц возникают дополнительные силы, действующие на частицу, что обусловлено образованием местных магнитных полей частиц и их взаимодействием друг с другом и с внешним магнитным полем. Вследствие этого мелкие частицы образуют цепочки, вытянутые вдоль вектора напряженности магнитного поля и перемещаются в направлении его вращения. При этом каждая цепочка ведет себя как самостоятельная частица. Разрушение цепочек происходит в результате взаимных столкновений и больших угловых скоростей их вращения.

Эти процессы описаны без учета среды, находящейся в рабочей камере. В реальных же условиях картина носит еще более сложный характер вследствие взаимодействия не только частиц и цепочек, но и непрерывного их столкновения с частицами обрабатываемого материала и со стенками рабочей камеры.

Анализ всех этих факторов, которые определяют характер траектории движения частиц, дает основание предположить, что положение частиц относительно поперечного сечения камеры равновероятно, а процесс измельчения происходит вследствие ударного, истирающего и частотного воздействия ФМЧ на обрабатываемый материал. Таким образом, такие аппараты можно отнести к измельчителям ударно-истирающего действия, т.е. к аппаратам гонкого измельчения. Равномерное распределение ФМЧ и частиц обрабатываемого материала по всему объему рабочей камеры позволяет обеспечить непрерывный технологический процесс и улучшить качество продукта.

Аппарат ЭММА содержит загрузочное устройство, двухсторонний индуктор, в воздушном зазоре которого расположена рабочая камера с ФМЧ и сборник готового продукта. Каждая из сторон индуктора представляет собой магнитопровод, набранный из листов электротехнической тали, в котором имеются пазы с уложенной в них многофазной обмоткой. При подключении сторон индуктора к источнику переменного синусоидального напряжения в сторонах индуктора возникают бегущие поля, которые, взаимодействуя друг с другом, образуют спиралеобразное поле сложных гармоник из трех составляющих: вертикальной, горизонтальной продольной и горизонтальной поперечной.

При этом максимумы полей двигаются по замкнутой 8-образной траектории. ФМЧ в рабочей камере приходят в интенсивное хаотическое движение, благодаря чему происходит обработка материала : измельчение однокомпонентной среды, измельчения и одновременное смещение однокомпонентных сред.