Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Анализ состояния, направления развития технологии и техники для производства поризованных заполнителей 10
1.1. Характеристика поризованных заполнителей и области их использования 10
1.2 Современные способы физико-химического и механо- технологического воздействия при производстве полимерных материалов 21
1.3 Анализ технических средств и оборудования для производства пористых заполнителей 24
1.4 Перспективные направления развития теплоизоляционных материалов и изделий с использованием полимерных пористых заполнителей : 32
1.4.1 Области использования полимерных пористых заполнителей 32
1.4.2 Технологические схемы производства и характеристика используемого оборудования 37
1.4.3 Анализ методики расчета технологических режимов аппарата вспенивания 38
1.5 Направления конструктивно-технологического совершенствования агрегатов для производства полимерных пористых заполнителей 44
1.6 Цель и задачи исследований 50
51
ГЛАВА 2. Теоретические исследования процессов тепловлажностной обработки и классификации поризованных материалов 53
2.1 Анализ теплообменных процессов в агрегате для производства поризованных материалов 53
2.2 Математическая модель потерь тепла из камеры вспенивания 54
2.2.1 Модель потерь тепла без теплоизоляционного слоя 54
2.2.2 Модель потерь тепла с применением теплоизоляционного слоя 58
2.3 Исследование процесса нагревания материла в камере вспенивания 60
2.4 Изучение процесса движения пара в слое материала 67
2.5 Математическая модель процесса теплопередачи при движении пара через слой заполнителя 72
2.6 Аналитические исследования условий виброколебаний классифицирующего устройства 77
2.7 Расчет конструктивно-технологических и энергосиловых параметров АППМ 81
2.7 Выводы 86
ГЛАВА 3. Методики экспериментальных исследований и разработка стендовых установок... 87
3.1 Методики экспериментальных исследований и физико-
механические характеристики материалов 87
3.2 Разработка модельной установки для исследования процессов поризации и классификации поризованных заполнителей 90
3.3 Разработка агрегата для поризации заполнителей и их классификации 93
3.4 Поисковые эксперименты 101
3.5 Методика многофакторного планирования эксперимента 102
3.6 Выводы 106
ГЛАВА 4. Экспериментальные исследования агрегата для производства поризованных материалов 107
4.1 Исследование условий поризации и классификации поризованного заполнителя на модельной установке 107
4.2 Анализ показателей эффективности работы агрегата для производства поризованных материалов 109
4.3 Регрессионный анализ режимов работы агрегата для производства поризованных материалов 110
4.3.1 Регрессионная модель процессов и проверка ее адекватности... 110
4.3.2 Влияние частоты вращения вала шнекового питателя на процессы в АППМ
4.3.3 Влияние угла наклона лопаток вала вспенивателя на процессы в АППМ 118
4.3.4 Влияние частоты вращения вала вспенивателя на процессы в АППМ 122
4.3.5 Влияние угла наклона перфорированной геликоидальной поверхности на процессы в АППМ 124
4.4 Определение оптимальных параметров процессов поризации и классификации материала в АППМ
4.5 Выводы 134
ГЛАВА 5. Промышленные испытания агрегатов для производства поризованных материалов 136
5.1 Опытно-промышленные испытания АППМ 136
5.1.1 Опытно-промышленные испытания агрегата для производства поризованных материалов в условиях производства ООО «ТК-РЕЦИКЛ» 136
5.1.2 Промышленные испытания технологического комплекса для производства полистиролбетонных блоков ООО «Полимеркомпозит» 140
5.2 Разработка технологического регламента на процессы поризации и классификации поризованных материалов в АППМ 145
5.3 Перспективные направления использования научных разработок в малотоннажных технологических комплексах
5.4 Технико - экономическая эффективность от внедрения АППМ... j 52
5.5 Выводы ir/-
Общие выводы
Список литературы
- Перспективные направления развития теплоизоляционных материалов и изделий с использованием полимерных пористых заполнителей
- Математическая модель потерь тепла из камеры вспенивания
- Разработка модельной установки для исследования процессов поризации и классификации поризованных заполнителей
- Анализ показателей эффективности работы агрегата для производства поризованных материалов
Введение к работе
Рациональное использование энергоресурсов в России, особенно в коммунальном хозяйстве, возможно решить путем сокращения потерь тепла через ограждающие конструкции зданий, сооружений, тепловых сетей. В развитых странах объем выпуска теплоизоляционных материалов на душу населения в 5-7 раз выше, чем в холодной России. По экспертным оценкам сегодня в зданиях теряется до 40% поступающих в них энергоресурсов. Анализ по потреблению тепла показал, что на нужды отопления и горячего водоснабжения в зданиях средней полосы России расходуется около 84 килограммов условного топлива на 1 м2 площади в год, в то время как в Швеции расход топлива составляет 27 килограммов [1].
Как показывает практический маркетинг, в отрасли промышленности строительных материалов намечается, наряду с другими направлениями, масштабное развитие производства широкой номенклатуры эффективных теплоизоляционных материалов и изделий [2]. По данным ОАО «Теплопроект», потребность только жилищного сектора строительства в эффективных утеплителях в 2010 году может составить 25-30 млн. м3 и должна быть удовлетворена за счет отечественных материалов.
Потребность в утеплителях резко возросла после ужесточения нормируемых теплопотерь через ограждающие конструкции зданий, принятых Госстроем РФ [3]. Одновременно возникла необходимость снижения стоимости жилищного строительства до уровня, доступного большинству граждан России. Эти приоритетные направления заложены в государственных целевых программах «Жилище» и «Свой дом» [4,5].
Наибольшее распространение в строительстве получили теплоизоляционные бетоны как газонаполненные (пенобетон, газобетон), так и на основе легких заполнителей (керамзитобетон, перлитобетон, полистиролбетон). В настоящее время во всех регионах России интенсивно увеличивается выпуск легких бетонов на основе пористых заполнителей.
Этому способствует простота технологий, доступность сырьевых материалов, относительно не высокая себестоимость и хорошие физико-механические и теплоизоляционные свойства, продукции [6].
В этой связи возрастают требования к созданию новых агрегатов, обеспечивающих комплексное технологическое воздействие на обрабатываемые материалы при производстве поризованных заполнителей: равномерное дозирование и смешение исходных компонентов, эффективная тепловлажностная обработка и поризация заполнителей, последующая их классификация и обеспечение заданного гранулометрического состава, гидрофобизация сформованных тел и др.
Использование агрегатов для производства поризованных заполнителей, удовлетворяющих вышеуказанным требованиям, позволит снизить себестоимость, повысить качество готовой продукции, а также расширить номенклатуру выпускаемых изделий.
Вышеуказанные факторы определяют актуальность данной диссертационной работы.
Цель работы. Разработка и комплексные исследования агрегата для производства поризованных материалов, расчет его конструктивно -технологических и энергосиловых параметров, а также опытно-промышленная апробация научно-технических разработок.
Научная новизна работы представлена:
аналитическими выражениями, описывающими процессы
нагревания материала и потерь тепла по высоте камеры вспенивания и
позволяющими рассчитать конструктивно-технологические и
геометрические параметры агрегата для производства поризованных материалов заданной гранулометрии, с учетом температуры материала, при которой процесс поризации происходит наиболее эффективно;
- инженерной методикой расчета потребляемой мощности привода, учитывающей основные конструктивно-технологические и геометрические параметры агрегата для производства поризованых материалов;
- математическими моделями в виде уравнений регрессии, адекватно описывающими процессы поризации и классификации, позволяющими установить оптимальные условия для реализации данных процессов, а также повышения эффективности работы агрегата.
Автор защищает:
1. Математическую модель нагревания материала и потерь тепла по
высоте камеры вспенивания, позволяющую рассчитать конструктивно-
технологические и геометрические параметры агрегата для производства
поризованного заполнителя заданной гранулометрии, с учетом температуры
материала.
2. Аналитическую зависимость между частотой вращения вала
вспенивателя и температурой материала, при которой процесс поризации
происходит наиболее эффективно.
Инженерную методику расчета потребляемой мощности привода, учитывающую основные конструктивно-технологические и геометрические параметры агрегата для производства поризованых материалов.
Математическую модель в виде уравнений регрессии, адекватно описывающих процессы поризации и классификации, позволяющую установить оптимальный режим работы агрегата.
Разработанную на уровне изобретения новую конструкцию агрегата для производства поризованных материалов.
Результаты промышленных испытаний и внедрения агрегата для производства поризованных материалов в производство.
Практическая ценность работы заключается в разработке патентно-защищенной конструкции агрегата многофункционального действия для производства поризованных материалов, методики расчета его конструктивно - технологических и энергосиловых параметров, а также в проведении опытно-промышленных испытаний установки и внедрении результатов научно-технических разработок в производство, обеспечивающих повышение производительности агрегата на 20-30%.
Реализация работы. По результатам теоретических и
экспериментальных исследований для ООО «ТК - РЕЦИКЛ» была
разработана конструкторско-технологическая документация на
промышленный образец агрегата для производства поризованных
материалов. Данное оборудование апробировано на технологической линии
000 «ТК - РЕЦИКЛ» и 000 «Полимеркомпозит» при производстве
полистирольного заполнителя и теплоизоляционных изделий.
Экономический эффект от внедрения агрегата при производстве теплоизоляционных изделий в одной технологической линии составляет 130,53 тыс. руб./год.
Апробация работы. Диссертационная работа проводилась в БГТУ им. В.Г. Шухова на кафедре технологических комплексов, машин и механизмов. Основные результаты диссертационной работы докладывались на Международных научно - технических конференциях, проводимых в БГТУ им. В.Г. Шухова в 2005-2007гг., Международной конференции «Сотрудничество для решения проблемы отходов», 2005г. (г. Харьков) и на II Международной научно-практической конференции «Архитектура и современность», 2007г. (г. Пенза).
Публикации. По результатам работы опубликовано 9 научных статей, получен патент РФ №2302340 от 10.07.2007г.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем работы с приложениями - 222 страницы, в том числе: 52 рисунка, 16 таблиц, список литературы состоит из 120 наименований на 10 страницах и 4 приложения на 53 страницах.
Перспективные направления развития теплоизоляционных материалов и изделий с использованием полимерных пористых заполнителей
Прошедшие годы интенсивных исследований и технологических разработок в производстве полимерных материалов выявили новые возможности и определили границы эффективного применения полимеров [39]. С каждым днем спрос и потребление полимеров увеличиваются. Высокий темп индустриализации жилищного и промышленного строительства потребовал быстрого развития и технологического совершенствования производства эффективных теплозвукоизоляционных материалов на основе высокомолекулярных соединений. К этой группе материалов относится полистирол, применение которого дает возможность не только значительно сократить вес строительных конструкций, но и улучшить их эксплуатационные качества [40].
Рассмотрим области использования полистирола в Европе за 2004 год [41]: 1. Упаковка для продтоваров - 36%. 2. Электроника (в том числе и носители данных) - 13%. 3. Электрооборудование -13%. 4. Строительство -11%. 5. Медицина- 1%.
Пенополистирол представляет собой теплоизоляционный поропласт, получаемый вспениванием полистирола при температурной обработке газом. Формирование такого материала происходит под действием повышенной температуры за счет спекания гранул друг с другом. Плиты из пенополистирола являются уникальным строительным утеплительным материалом, сочетающим в себе высокие тепло- и звукоизоляционные свойства с малой массой [42].
В таблице 1.6. приведены данные о толщине стен и теплоизоляционных прослоек из различных материалов, обеспечивающих термическое сопротивление строительных элементов, равное 1 м-чтрад/ккал.
Одним из перспективных теплоизоляционных материалов, обладающих высокой теплотехнической характеристикой является -пенополистиролбетонный блок. Технологический процесс производства пенополистирольных блоков включает: подготовку сырьевых материалов, дозирование и смесеприготовление, формование изделий, тепловую обработку, распалубку и складирование [43]. Стены из пенополистиролбетонных блоков являются стеноограждающими конструкциями, не требующими дополнительного утепления. Коэффициент сопротивления теплопередачи полностью соответствует СНиП - 11 - 3 - 79. Достаточная механическая прочность пенополистиролбетонных блоков позволяет их использовать в качестве конструкционно-теплоизоляционных материалов при строительстве. Благодаря небольшому весу и минимальной нагрузки на фундаменты, блоки очень удобны в монолитном строительстве. Выигрыш полезной площади до 60%. Влагопоглощение не выше чем у обычного бетона. Морозостойкость 100 циклов.
В последние годы все более растущий интерес ознаменовал заказчиков и кровельных подрядчиков к применению экструдированного пенополистирола при изоляции традиционных кровель, в том числе поверх профилированного стального настила [44]. Пенополистирол применяется в холодильной технике в виде плит, оболочек для труб, профилированных деталей и готовых изделий при строительстве холодильных помещений, витрин, морозильных установок и т.д. Почти на всех предприятиях холодильной техники и холодильных установках применяют для изоляции пенополистирол [45].
Большое промышленное применение получило литье по газифицируемым моделям из пенополистирола. Сущность метода заключается в следующем: модель с литниковой системой, изготовленную из пенополистирола, способного газифицироваться, помещают в опоку-контейнер на слой формовочной смеси. Опоку полностью засыпают формовочной смесью. При заливке формы металлом модель из пенополистирола газифицируется, освобождая полость формы для расплавленного металла. Полученная таким образом отливка точно соответствует конфигурации модели [46,47,48].
Низкая кажущаяся плотность, незначительное водопоглощение и сравнительно высокая прочность полистирола обусловили его широкое применение в мебельной промышленности. Технологический процесс формования мебели из пенополистирола беспрессовым методом позволяет изготавливать изделия любой формы с криволинейными и разнотолщинными элементами. При этом масса изделий снижается в три раза, полностью используется сырье (пенополистирол), частично механизируются обойные работы, высвобождается значительное количество дефицитных материалов -твердых лиственных пород древесины, значительно сокращаются трудовые затраты, уменьшается технологический цикл, увеличивается полезный объем продукции с 1 м2 производственных площадей [49].
Современное строительство требует рациональных, быстрых и экономичных методов. Этим требованиям отвечает метод строительства с применением опалубочных элементов из пенополистирола. Опалубочные системы обеспечивают простоту сборки и правильность геометрических форм, благодаря стыковочной системе. Для изготовления несъемной опалубки применяют гранулы вспенивающегося полистирола.
Математическая модель потерь тепла из камеры вспенивания
В известных конструкциях агрегатов для тепловлажностной обработки гранул полистирола процессы подогрева и вспенивания гранул происходят в камере вспенивания. Процесс поризации сопровождается выделением газообразного стирола.
Исходное сырье (полистирольные гранулы) из загрузочного бункера, посредством шнекового питателя подаются в нижнюю боковую часть камеры вспенивания (рис. 2.1). Изменяя количество подаваемого материала, регулируется объем вспененных гранул. Водяной пар подается в нижнюю торцевую часть камеры вспенивания. Температура пара Т = 90 - 120 С. Под воздействием водяного пара активируется легкокипящий агент - пентан (стирол).
Большинство химико-технологических процессов основано на использовании движения газо-жидкостных потоков через зернистые слои. При этом в слоях происходят химические реакции, фазовые превращения, перенос тепла и т. д. Агрегаты такого типа обычно рассчитываются по моделям идеального вытеснения, идеального смешения, диффузионной и ячеечной моделям, предполагающим равномерное распределение потока по слою засыпки. Уравнения движения тепло- и массопереноса, осложненного химической реакцией, имеют сложный вид. Решить такую систему уравнений в аналитическом виде не представляется возможным из-за нелинейности уравнений и граничных условий.
Для описания и изучения тепломассообменных процессов в АППМ можно выделить следующие задачи: Задача теплообмена камеры вспенивания с окружающей средой. Задача нагрева и водопоглощения отдельной гранулы засыпки. Задача фильтрации пара через зернистый слой засыпки. Поэтому для всестороннего анализа процессов, происходящих в агрегате, комплексного изучения его конструктивно-технологических параметров и их взаимосвязи необходимо решить вышеуказанные задачи [70].
При нахождении потерь тепла из камеры вспенивания в окружающую атмосферу будем исходить из следующей расчетной схемы (рис.2.1)
Схема для расчета математической модели движения пара в слое материала камеры вспенивания: 1 - приемный бункер; 2 - шнековый питатель; 3 - камера вспенивания; 4 - вал с лопастями. Процесс вспенивания является установившемся. Распространение тепла в стенке корпуса камеры вспенивания описывается уравнением теплопроводности:
Расчетная схема потерь тепла вдоль камеры вспенивания Потери тепла в атмосферу и изменение температуры пара вдоль камеры вспенивания определяется следующими соотношениями:
Из этих соотношений по заданным значениям Тт, Wm на входе в рассматриваемый элемент камеры вспенивания (рис.2.2) определяются значения Тп2, Wn2 на выходе из рассматриваемого элемента.
Таким образом, нами получена математическая модель потерь тепла из камеры вспенивания в окружающее пространство без теплоизоляции стенок корпуса.
Рассмотрим модель теплопередачи из камеры вспенивания в окружающее пространство в случае теплоизоляции стенок корпуса. Расчетная схема представлена на рис. 2.3.
Расчетная схема двухслойной стенки: 1 - стальная обечайка (стальной корпус), 2 - теплоизоляционная прокладка. Модель распространения тепла через двухслойную стенку можно представить в виде:
Уточненная модель используется при идентификации параметров установки, так как позволяет увязать внешнюю температуру корпуса с процессами внутри камеры вспенивания. Расчет потока тепла в окружающее пространство можно проводить по упрощенной схеме однослойной стенки корпуса камеры вспенивания, так как термическое сопротивление стальной обечайки мало [71-73].
Этот расчет будем проводить по следующей схеме: т =т Я БОК оси"пРп -п Лк\ — + — \ + h \ах а2) и1 - D N X а2 = D где Тп1- температура на входе в камеру вспенивания, град; ТП2 - температура на выходе из камеры вспенивания, град; SWK - боковая поверхность камеры вспенивания, м2; S0CH -площадь поперечного сечения камеры вспенивания в области движения пара, м2; Хк - коэффициент теплопроводности материала теплоизоляционного слоя камеры вспенивания, Вт/м -С; ТАт - температура атмосферы, град; а, - коэффициент теплоотдачи при вынужденной конвекции внутри камеры вспенивания, Вт/м2-С; а2- коэффициент теплоотдачи при свободной конвекции вне камеры вспенивания, Вт/м2-С; W„ - скорость пара в камере вспенивания, м/с; рп - плотность пара в камере вспенивания, кг/м3; Сп - теплоемкость пара, Дж/кг-С; h - толщина теплоизоляционной стенки камеры вспенивания, м; Лп, Лвощ - коэффициент теплопроводности пара и воздуха, соответственно, Вт/м-С. Таким образом, получена математическая модель потерь тепла из камеры вспенивания, позволяющая рассчитывать необходимую толщину теплоизоляционной стенки корпуса для оптимизации процесса поризации полистирольного заполнителя.
Разработка модельной установки для исследования процессов поризации и классификации поризованных заполнителей
На стадии разработки модели агрегата для производства поризованных материалов основной задачей было создание модели проектируемой машины, удовлетворяющей следующим принципам: Получение поризованных гранул заданной формы и размера. Снижение плотности гранул. Снижение тепло- и энергозатрат при производстве гранул. Разработка высокоэффективной конструкции парогранулятора, обеспечивающего выпуск качественной продукции. Возможность реализации в разработанном агрегате других технологических операций: гомогенизации, гидрофобизации материалов и др.
Созданные модели позволили апробировать на них принципы организации технологических процессов и обеспечить работоспособность агрегата.
На рис. 3.2 изображена модельная установка парогранулятора с внутренней классификацией поризованных заполнителей. Модельная установка представляет собой цилиндрический корпус, выполненный из прозрачного материала, внутри которого расположен вал с лопастями, соединенный посредством амортизационной муфты с перфорированной геликоидальной поверхностью. Вал получает вращение от электродвигателя через редуктор. Пар подается в нижнюю часть цилиндрического сосуда.
На рис. 3.3 изображен вал с лопастями, соединенный посредством амортизационной муфты с перфорированной геликоидальной поверхностью [93, 94]. Вспенивание полистирола различных фракций производилось на модельной установке (рис. 3.2) с частотой вращения вала п = 70 мин", температурой пара равным Т = 105 С и времени вспенивания t =4 мин. Оценка полученных эффектов при заданных параметрах и режиме воздействия пара на процесс вспенивания осуществлялась по коэффициенту вспенивания полистирольных гранул - Квсп, который равен отношению объема полистирольных гранул после эксперимента - Vi к объему полистирольных гранул до эксперимента - Vo [95, 96]. Значения приведенной производительности и потребляемой мощности определялись непосредственно путем замера, а эффективность классификации рассчитывалась по формуле:
При разработке агрегата для производства поризованных материалов, мы руководствовались необходимостью соблюдения следующих условий: Разработанная экспериментальная установка для исследования процессов поризации, классификации поризованных заполнителей должна обеспечивать возможность изменения исследуемых параметров и основных режимов работы агрегата в заданных постановкой задачи пределах. Конструкция разработанных стендовых установок должна обладать универсальностью и позволять реализацию на ней различных технологических операций. Контрольно-измерительная аппаратура должны соответствовать предъявляемым требованиям и обеспечивать необходимую точность измерений.
С учетом указанных требований был разработан парогранулятор с внутренней классификацией поризованных заполнителей для исследования процессов поризации и классификации [97, 98, 99, 100].
При исследовании процесса поризации и классификации поризованных заполнителей был создан агрегат для производства поризованных материалов (рис. 3.4). Он представляет собой агрегат, который содержит камеру вспенивания 8, соосно которой в верхней ее части жестко закреплена камера классификации 14 с двумя разгрузочными патрубками 13. Внутри камеры классификации расположен соединенный с валом мешалки 4 посредством аммортизационного устройства 9 вибрирующий вал 20 с перфорированной геликоидальной поверхностью 15. Геликоидальная поверхность 15, увеличивающаяся по высоте диаметром и размерами перфораций содержит жестко закрепленный, наклонный ворошитель 11. При этом она имеет выступающую вверх бортовую пластину по всей ее длине и угол наклона винтовой линии равный а =20.
В нижней части камеры классификации 14 на уровне разгрузочного патрубка 13 коаксиально меньшим основанием вверх жестко прикреплен к корпусу камеры усеченный конус 12 с бортом 10 по меньшему его основанию. Угол наклона образующей усеченного конуса равен углу наклона ворошителя. Высоты бортовой пластины геликоидальной поверхности и борта выгрузочного усеченного конуса, соответственно, равны Нг = (4-б)ДСР, где ДСР - средний диаметр классифицируемых гранул и Нук = (0,5 - 0,8)5, где S - шаг геликоидальной поверхности. Парогранулятор содержит шнековый питательЗ с увеличивающимся шагом винта по ходу движения материала и выполненный с возможностью плавной регулировки частоты вращения. Меньший диаметр выгрузочного усеченного конуса равен наименьшему диаметру геликоидальной поверхности, а угол наклона ворошителя 11 к горизонту составляет т= 40.
Устройство работает следующим образом: исходный материал из бункера 1 непрерывно подается в нижнюю часть камеры вспенивания 8 при работающем вале мешалки 4 с лопастями 5. Одновременно с подачей материала в нижнюю часть камеры вспенивания 8 подают расчетное количество пара через патрубок подачи пара 6 и фильтрующий элемент. Расход материала можно регулировать с помощью шиберного устройства 2, шнекового питателя 3, выполненного с увеличивающимся по ходу движения материала шагом винта и получающим вращение от электродвигателя. Увеличение шага винта позволяет уменьшить процент вспененных гранул полистирола в зоне соединения шнекового питателя 4 с камерой вспенивания 8 за счет высоких температур. Шнековый питатель 3 выполнен с возможностью плавной регулировки частоты вращения при помощи частотного преобразователя частоты переменного тока на IGBT транзисторах марки ЕІ-8001. Это позволяет регулировать количество материала, подаваемого в камеру вспенивания 8.
Расход пара регулируется с помощью запорного устройства 7. В результате прямого контакта пара с гранулами полистирольного бисера в камере вспенивания 8 происходит интенсивный нагрев гранул с одновременным вспениванием. Вспененные гранулы самопроизвольно поднимаются вверх в камеру классификации 14, внутри которой расположен вибрирующий вал 20 с перфорированной геликоидальной поверхностью 15, которая и захватывает вспененные гранулы. Гранулы, которые не достаточно вспенились, возвращаются в камеру вспенивания 8 сквозь отверстия геликоидальной поверхности на первых его шагах для повторного вспенивания. За счет этого происходит уменьшение количества гранул, обладающих высокой насыпной плотностью, вследствие его повышается качество заполнителя, а также приведенная производительность агрегата.
Анализ показателей эффективности работы агрегата для производства поризованных материалов
При решении подобных задач полученные результаты в значительной степени зависят от качества исходной информации, на основании которой проводится исследование. К исходным данным предъявляются следующие требования: Во-первых, они должны быть достоверными. Во-вторых, исходные данные должны выражаться однозначно некоторым числом. В-третьих, исходные данные должны быть достаточными по количеству.
На наш взгляд, всем этим требованиям удовлетворяют результаты работы, которые легли в основу корреляционного и регрессивного анализа эффективности работы АППМ.
Рассмотренные показатели эффективности работы АППМ сформировались под влиянием множества различных факторов, к главным факторам были отнесены: подача материала, частота вращения вала вспенивателя, угол наклона лопаток вала вспенивателя и угол наклона перфорированной геликоидальной поверхности.
По результатам проведенного математического анализа трех показателей его работы: приведенной производительности, потребляемой мощности, эффективности разделения были получены уравнения регрессии для каждого из признаков. Для анализа уравнений регрессии использовались не только коэффициенты, но и частные коэффициенты эластичности, позволяющие устранить различия в единицах измерения факторов. Кроме этого использовалась система других статистических характеристик: для сравнения степени колеблимости по факторам, имеющим различные единицы измерения, применялся коэффициент вариации и р коэффициенты, с помощью которых проводился анализ влияния на показатели эффективности факторов с учетом различий в их уровне [108].
Из вышесказанного можно сделать вывод, что одной из основных задач расчета АППМ является определение рациональных решений конструктивных элементов, важнейшим из которых является вал мешалки с регулируемым углом поворота лопастей и перфорированная геликоидальная поверхность. В этой связи нами предложен и апробирован экспериментально вариант конструктивного решения перфорированной геликоидальной поверхности АППМ, а также подтверждена правильность выбора варьируемых факторов многофакторного эксперимента.
После выбора типа модели и плана эксперимента, перед непосредственным проведением опытов, необходимо решить вопрос о значениях факторов, не включенных (на основе априорной информации) во входные, но оказывающих некоторое влияние на значения выходных параметров, о кратности опытов, порядке их проведения, о методах статистической обработки результатов экспериментов.
К факторам, влияющим на выходные параметры, но не включенным во входные, относятся: гранулометрический состав исходного материала, его физико-механические свойства, температура энергоносителя - пара, частота вибрационных колебаний. Конкретные значения этих факторов при проведении эксперимента диктовались возможностью их осуществления в конкретных условиях.
Подаваемый на вспенивание материал - полистирол вспенивающийся марки ПСВ-СВ, подвергался предварительному рассеву на ситах 1,4 мм и 2мм. Во всех экспериментах использовалась фракция 1,4-2 мм.
Для компенсации влияния систематических ошибок опыты проводились в случайной последовательности. В нашем случае, в связи со сложностью переоборудования экспериментальной установки и для сокращения времени проведения экспериментов, применялась частичная рандомизация опытов во времени. Рандомизация опытов в каждой серии проводилась раздельно. Последовательность опытов определялась по таблице случайных чисел.
Для удобства проведения дальнейших исследований необходимо величины кодированных значений входных факторов ,, х2, хъ и х4
представить в виде размерных величин пшп , пвв, ал и рг.
