LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Легка промисловість → Розробка автоматизованого відцентрового змішувача безперервної дії з додатковою зоною змішування для сипких матеріалів легкої промисловості

роторів.




























Рис. 4. Розрахункова схема руху частинки у зоні між роторами


Загальна довжина траєкторії руху частинки у двороторному змішувачі визначається за формулою:

.

(9)

У ВЗБД ефект змішування досягається за рахунок взаємного перетинання траєкторій руху частинок суміші. В ідеальному випадку частинки суміші повинні рухатись абсолютно хаотично і незалежно одна від одної, але виконання цієї вимоги є практично неможливим з технічної точки зору. У реальних ВЗБД частинки суміші рухаються у складі розріджених потоків. Для забезпечення високої однорідності суміші необхідно створити умови для виникнення максимально можливої кількості потоків, що взаємно перетинаються, та забезпечити різні швидкості руху частинок у них. При цьому взаємне проникнення потоків можливе лише при достатній їх розрідженості, у противному випадку відбувається змішування лише тих частинок, що знаходяться на поверхні потоку.

Під час процесу безперервного змішування всередині змішувача постійно знаходиться деякий запас матеріалу, величина якого визначається розмірами, конструкцією змішувача та характером руху потоків частинок у ньому. Відомо, що існує взаємозв'язок між продуктивністю змішувача Q, запасом матеріалу G та середнім часом перебування частинок у ньому:

.

(10)

Встановлено, що швидкість руху частинок у змішувачі визначається режимами роботи його робочих органів (4), тому підвищення продуктивності призведе до збільшення запасу матеріалу, зниженню розрідженості потоків суміші та, відповідно, до зменшення взаємного проникнення потоків, які взаємно перетинаються. При цьому відбуватиметься змішування тільки тих частинок, що знаходяться у зовнішніх шарах потоків суміші. Таким чином, забезпечення високої якості змішування вимагає збільшення розрідженості шарів суміші, що рухаються у змішувачі.

Запропонований ВЗБД має додаткову зону змішування, яка підвищує загальну довжину траєкторії частинок суміші (9). Підвищення запасу матеріалу у зоні змішування при збереженні розрідженості шару суміші обчислюється за формулою:

,

(11)

де G1, G2 – запас матеріалу у зоні змішування однороторного та двороторного змішувачів, відповідно; lзаг1, lзаг2 – довжини траєкторій частинок у зонах змішування однороторного та двороторного змішувачів, відповідно.

Результати аналітичного дослідження показали, що введення зовнішнього ротора у змішувач призводить до збільшення загальної довжини траєкторії руху частинок на 20,4% у порівнянні із однороторним змішувачем однакових габаритних розмірів при незмінних швидкостях обертання роторів.

Траєкторія руху частинок між роторами визначається взаємним розташуванням роторів та корпусу змішувача. Результати розрахунків швидкості частинок суміші під час виходу з внутрішнього ротора для типових значень параметрів змішувача свідчать, що вона знаходится у межах від 8 до 15 м/с. Враховуючи, що відстані між ротором та корпусом змішувача не перевищують кількох десятків сантиметрів, можна вважати рух частинок у зоні між роторами прямолінійним. Допустимий діапазон зміни кутів нахилу кришки змішувача г, що гарантує потрапляння частинок суміші у зовнішній ротор, визначається наступними формулами:

,

(12)

,

(13)

,

(14)

де

.


Надходження частинок суміші у зовнішній ротор супроводжується їх ударом о шар суміші, що рухається вздовж його бічної поверхні. Схематично розташування частинок під час удару показано на рис. 5. На рисунку О2 – центр частинки, що падає; О1 – центр частинки, що рухається вздовж твірної ротора; V1, V2 – швидкості першої та другої частинок, відповідно; V11, V22 – проекції швидкостей частинок на лінію удару; ц – кут між лінією удару та напрямком руху частинки, що падає; и – кут між твірною ротора та лінією удару.

Швидкість частинок після удару визначається за допомогою системи нелінійних рівнянь:

,

(15)

де V1', V2' – швидкості частинок після удару; - швидкості частинок суміші до удару; – коефіцієнт, що враховує співвідношення мас частинок; m1, m2 – маси першої та другої частинок, відповідно; p – безрозмірний коефіцієнт, що враховує пружність частинок.














Рис. 5. Розрахункова схема взаємного розташування частинок суміші під час удару

Аналіз результатів моделювання взаємодії частинок суміші показав, що швидкість частинки, яка падає, після удару змінюється у межах від 23% до 96% від початкової в залежності від значень кутів и та ц. Такий широкий діапазон зміни швидкості призводить до створення потоків частинок із різними швидкостями та напрямками руху, що підвищує хаотичність їх руху та створює у зовнішньому роторі додаткову зону змішування.

Корегування складу суміші потребує даних про її поточні параметри та використання системи керування як роботою самого змішувача, так і дозаторів. Сучасні методи визначення складу сипкої суміші характеризуються великою трудомісткістю та не можуть бути застосовані у автоматизованому ВЗБД. У роботі запропоновано новий спосіб визначення параметрів суміші, який захищений деклараційним патентом України на винахід. Його суть полягає у визначенні діелектричної проникності готової суміші під час роботи змішувача безперервної дії. Компоненти суміші, рухаючись між обкладинками ємнісного датчика, змінюють діелектричну проникність середовища та, відповідно, ємність датчика. Зміна співвідношення компонентів суміші призводить до зміни сигналів датчика. Перевагами цього методу є можливість визначення відсоткового складу всього об'єму суміші, а не окремої виборки, та коротка тривалість циклу вимірювання.

На основі аналітичного дослідження параметрів датчиків різної конструкції встановлено, що для змішувачів з вихідним патрубком циліндричної форми найбільш доцільним є застосування ємнісних датчиків коаксіального типу. Їх перевагами є висока ємність та можливість встановлення без зміни конструкції змішувача. Ємність такого датчика С визначається геометричними параметрами вихідного патрубку змішувача:

,

(16)

де L – довжина вихідного патрубку; R – радіус вихідного патрубку; r – радіус