Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Теоретические основы процесса смешивания сыпучих материалов и его аппаратурное оформление 11
1.1. Основные факторы, влияющие на качество проведения процесса смешивания сыпучих материалов 11
1.2. Состояние и перспективы развития смесительного оборудования для получения сыпучих комбинированных продуктов 17
1.3. Технологические схемы смесительных агрегатов для получения сыпучих композиций с соотношением компонентов 1:1000 и выше 33
1.4. Основные методы моделирования процесса смешивания сыпучих материалов 35
Выводы по главе 42
ГЛАВА 2. Разработка математической модели непрерывнодействующего смесительного агрегата 43
2.1. Моделирование смесительных агрегатов на основе динамических характеристик 43
2.1.1. Моделирование дозаторов непрерывного действия 45
2.1.2. Математическая постановка задачи сглаживания пульсаций дозируемого потока материала 50
2.1.3. Моделирование смесителей непрерывного действия 55
2.2. Алгоритмическая реализация модели экспоненциального сглаживания 57
2.2.1. Структуры моделей СНД экспоненциального сглаживания 64
2.2.2. Структуры моделей СНД в терминах
пространства состояний 67
2.2.3. Многослойные структуры моделей СНД 70
2.3. Структура математической модели смесительного агрегата 74
Выводы по главе 78
ГЛАВА 3. Аппаратурное, приборное и методическое обеспечение экспериментальных исследований 79
3.1. Описание стенда для исследования процесса смешивания 79
3.2. Дозировочное оборудование стенда 81
3.2.1. Шнековый дозатор 82
3.2.2. Спиральный дозатор 84
3.2.3. Порционный дозатор 85
3.3. Смесительное оборудование стенда 86
3.3.1. Вибрационный смеситель непрерывного действия 87
3.3.2. Центробежный СНД, с осевым нагнетателем 89
3.3.3. Центробежный СНД, с направляющими лопастями 91
3.4. Методика оценки динамических характеристик смесителя непрерывного действия 95
3.5. Методика определения качества смеси 96
3.5.1. Методика определения коэффициента неоднородности смеси с помощью электронного частотомера 97
3.5.2. Химические методы оценки качества приготовляемой смеси 98
3.6. Материалы, используемые в экспериментальных исследованиях 101
Выводы по главе 103
ГЛАВА 4. Экспериментальные исследование смесительного агрегата и его составных частей. их сопоставление с математическими моделями 104
4.1. Исследование работы смесителей непрерывного действия 104
4.1.1. Влияние режимных и конструктивных параметров СНД с направляющими лопастями на качество получаемого продукта 104
4.1.2. Определение коэффициентов обратной рециркуляции центробежного СНД с направляющими лопастями 111
4.1.3. Определение удельных энергозатрат для центробежного СНД с направляющими лопастями 113
4.1.4. Влияние конструктивных параметров СНД на его динамические характеристики. 115
4.1.4.1. Исследование динамических характеристик центробежного СНД с направляющими лопастями 115
4.1.4.2. Исследование динамических характеристик центробежного СНД с осевым вентилятором 121
4.1.4.3. Исследование динамических характеристик вибрационного СНД 123
4.2. Математическая модель смесительного агрегата и ее
сопоставление с экспериментальными исследованиями 124
4.2.1. Теоретическое согласование режимов работы дозирующих устройств и СНД, входящих в состав смесительного агрегата 125
4.2.2. Определение коэффициента неоднородности смеси в различных технологических схемах смесеприготовления 127
4.2.3. Частотно-временное согласование двух технологических схем реализации непрерывнодействующего смесительного агрегата 131
4.3. Определение удельных энергозатрат технологических схем смесеприготовления 137
4.4. Методика расчета непрерывнодействующего смесительного агрегата 138
4.5. Разработка аппаратурного оформления процесса
смешивания в производстве сдобного печенья. 140
4.6. Аппаратурное оформление производства посолочных композиций 146
Выводы по главе 150
Выводы и основные результаты работы 152
Литература
- Состояние и перспективы развития смесительного оборудования для получения сыпучих комбинированных продуктов
- Математическая постановка задачи сглаживания пульсаций дозируемого потока материала
- Вибрационный смеситель непрерывного действия
- Влияние режимных и конструктивных параметров СНД с направляющими лопастями на качество получаемого продукта
Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. В связи с усложняющейся экологической обстановкой в промышленных регионах страны и необходимостью поддержания сбалансированного рациона питания различных групп населения, одним из главных направлений реализации концепции государственной политики в области здорового питания является создание и производство сложных многокомпонентных продуктов, обогащенных различного вида витаминами и минеральными веществами. При этом основное внимание обращается на их качество и соответствие региональным медико-биологическим требованиям.
Рост объемов производства большого числа комбинированных продуктов и полуфабрикатов требуют разработки технологии процесса смешивания их составляющих. Особенностью последнего является значительная разница в соотношениях отдельных компонентов в конечной смеси (от 10 до 0,01% и менее). В связи, с этим возникает проблема их равномерного распределения по всему объему получаемого продукта.
Например, подобные вопросы возникают при внедрении новых технологий производства разнообразных видов хлебобулочных и кондитерских изделий повышенной биологической и пищевой ценности. В настоящее время, в НИИ хлебопекарной промышленности активно проводятся разработки рецептур композитных смесей с витаминно-минеральными добавками, пшеничными зародышевыми хлопьями, соевой мукой и др.
Сходные проблемы возникают также в других отраслях промышленности, например: при производстве комбикормов, ЗЦМ сухим способом, премиксов, БВД, различных шихт для получения стекла и искусственных алмазов, электронных изделий и т.п. Наши ученые (Макаров Ю.И., Александровский Л.А., Зайцев А.И., Ахмадиев Ф.Г., Иванец В.Н., Блиничев В.Н. и др.) опубликовали ряд научных исследований, связанных с разработкой теоретических и практических вопросов процесса смешивания в СНД. В тоже время разработке теории и инженерных методов расчета непрерывнодействующих смесительных агрегатов работающих по схемам последовательного разбавления посвящено сравнительно небольшое количество работ.
Таким образом, перспективными направлениями при переработке сухих материалов являются: аппаратурное оформление стадии непрерывного смешивания по схемам последовательного разбавления; разработка нового поколения смесителей непрерывного действия (СНД), осуществляющих смешивание в тонких или разреженных слоях и обладающих хорошими сглаживающими способностями; организация направленного движения материальных потоков за счет использования различных рециклов.
Поэтому разработка эффективных смесительных агрегатов СА для переработки дисперсных материалов с большой разницей их долевого содержания в получаемой смеси, создание методики и теории их расчета является актуальной научной задачей, представляющей большой практический интерес для пищевых и ряда других отраслей промышленности.
Диссертационная работа подготовлена в соответствии с НИР по гранту Министерства образования РФ Т02-06.7-1238 «Научно-практические основы разработки непрерывно-действующих смесителей центробежного типа с регулируемой инерционностью для получения сухих и увлажненных композиционных материалов»
ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Разработка высокоэффективных непрерывно-действующих смесительных агрегатов для получения сухих многокомпонентных композиций с большим соотношением смешиваемых материалов на основе анализа результатов теоретических и экспериментальных исследований процесса смешивания в них. ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ. В соответствии с поставленной целью в настоящей работе решались следующие основные задачи:
- разработка математических моделей смесителя непрерывного действия, основанной на функциях экспоненциального сглаживания, и непрерывнодействующего смесительного агрегата, работающего по схеме последовательного разбавления ключевого компонента смеси, а также их реализация в диалоговом режиме с ЭВМ;
- разработка и экспериментальное исследование новой конструкции смесителя непрерывного действия центробежного типа с организацией направленного движения материальных и воздушных потоков в нём;
- экспериментальные и теоретические исследования ряда технологических схем СА при получении смесей с большим соотношением исходных компонентов с целью определения наиболее рациональных из них;
- проверка разработанных математических моделей на адекватность реальному процессу.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Созданы математические модели СНД, основанная на функциях экспоненциального сглаживания, и СА, работающего по схеме последовательного разбавления ключевого компонента, позволяющие проанализировать возможность получения сухих смесей заданного качества с учетом фильтрующих свойств смесителей. Результаты исследований влияния различных параметров СНД с направляющими лопастями на процесс смешивания в нем и нескольких двухступенчатых технологических схем смесеприготовления, при соотношении компонентов от 1:103 до 1:104.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ И РЕАЛИЗАЦИЯ. Результаты теоретических и экспериментальных исследований процесса смешивания дисперсных материалов позволили разработать новую конструкцию СНД центробежного типа с направляющими лопастями, позволяющую организовывать направленное движение материальных и воздушных потоков в ней, на техническую новизну которой подана заявка на выдачу патента РФ. При непосредственном участии автора разработано аппаратурное оформление стадий непрерывного смешивания в следующих технологических схемах:
1. Производства сдобного печенья песочно-отсадного типа, которая включает в свой состав смесительный агрегат, состоящий из центробежного СНД нашей конструкции и блок дозаторов объёмного типов. На базе производственного кондитерского цеха КемТИПП проведены успешные опытно-промышленные испытания данного агрегата;
2. Получения новых посолочных композиций для деликатесных продуктов из мяса птицы в торговом доме «ОТМАШ» г. Кемерово с использованием центробежного смесителя нашей конструкции.
Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе на кафедре «Процессы и аппараты пищевых производств» КемТИПП при дипломном и курсовом проектировании.
АВТОР ЗАЩИЩАЕТ: математическое описание процесса смешивания с использованием методов цифрового машинного моделирования, позволяющих в диалоговом режиме с ЭВМ подобрать рациональные параметры работы непрерывнодействующих смесительных агрегатов, необходимые для получения сухих дисперсных смесей заданного качества; новая конструкция центробежного СНД и результаты экспериментальных исследований процесса смешивания дисперсных материалов в нем, а также ее математическая модель; результаты исследований ряда технологических схем смесеприготовления; методика расчета СА, основанная на частотно-временном согласовании режимов работы СНД и дозирующих блоков.
Состояние и перспективы развития смесительного оборудования для получения сыпучих комбинированных продуктов
В настоящее время оборудование, предназначенное для смешивания дисперсных материалов, отличается широким разнообразием конструкций и принципами работы. Несмотря на общие основы физико-механических принципов смешивания, в большинстве отраслей используется широкий спектр конструкций смесителей. В течение большого периода времени многие исследователи обосновали теоретически и провели практическое внедрение разнообразного смесительного оборудования. СНД возможно классифицировать по нескольким признакам [23, 54, 57]: - По конструктивному признаку СНД подразделяются на: вертикальные, горизонтальные, с вращающимися корпусом, с вращающимся валом, односекционные, многосекционные и т.д. - По механизму переноса вещества и характеру процесса: прямоточные, диффузионные и объемного смешивания. В прямоточных смесителях исходные компоненты движутся параллельно оси аппарата с практически одинаковыми скоростями, при этом частицы материалов имеют произвольные траектории в поперечном сечении материального потока, посредством чего происходит их смешивание. Так как скорости движения частиц вдоль аппарата различаются незначительно, прямоточные СНД не способны хорошо сглаживать пульсации входящих материальных потоков. Основные достоинства подобных смесителей - это малые энергетические затраты, что связано с движением исходных материалов под действием силы тяжести, и простота конструкции, позволяющая обеспечивать легкость обслуживания и ремонта. СНД диффузионного смешивания относятся к оборудованию с интенсивным передвижением частиц ингредиентов в радиальном направлении, а также некоторым их перемешиванием (диффундированием) относительно поперечного сечения потока. Смесители подобного типа обладают значительной степенью демпфирования, по сравнению с прямоточными, и могут быть укомплектованы дозирующими станциями средней точности. СНД объемного смешивания характеризуются произвольным перемещением компонентов по всему объему аппарата. По своему принципу действия они являются наиболее близкими к аппаратам идеального смешивания. Такие смесители обладают хорошей сглаживающей способностью и допускают комплектацию питателями пониженной точности, а также порционными дозаторами. Главными их недостатками являются достаточно большие энергетические затраты и сложность в изготовлении.
По силовому воздействию на сыпучие материалы и виду подводимой энергии смесители классифицируют следующим образом: барабанные, пневматические, гравитационные, червячно-лопастные, вибрационные, центробежные, комбинированные.
Барабанные смесители относятся к классу серийно изготовляемого оборудования. Они имеют цилиндрический корпус, как правило, расположенный с небольшим углом наклона к горизонту. Смешивание исходных ингредиентов в основном осуществляется в радиальном направлении. Для интенсификации процесса корпус смесителя в ряде случаев перемещается по траектории увеличенной сложности, что позволяет повысить турбулентность материалопотока. Простота аппаратурного оформления и возможность их использования для переработки материалов в различных отраслях промышленности являются главными достоинствами барабанных смесителей. Основные недостатки - это значительное энергопотребление, большие габариты и невысокое качество смеси.
Пневматические смесители относятся к аппаратам, в которых в качестве основного вида подводимой энергии выступает давление сжатого газа [92]. В данных СНД смешивание исходных материалов происходит в течение малого промежутка времени. Кроме этого, зачастую процесс проводится при псевдоожиженном состоянии смешиваемых компонентов [23], что позволяет значительно его интенсифицировать и получать смеси хорошего качества (Vc 5%). Пневматические СНД обладают достаточно высокой демпфирующей способностью и характеризуются отсутствием движущихся частей. Однако они не нашли широкого применения в промышленности, так как позволяют получать смеси хорошего качества только го компонентов близких по дисперсному составу, а также требуют установки дополнительных устройств по очистке от пыли.
Математическая постановка задачи сглаживания пульсаций дозируемого потока материала
Структурная схема процесса сглаживания. где x(t) - необходимый сигнал «идеального» материалопотока (для заданного соотношения); z(t) - реальные пульсации материалопотока(гармонические функции и стохастическая составляющая); y(t) - отфильтрованный (сглаженный) сигнал; е (t) - колебания материалопотока, прошедшего не сглаженным через СНД; q (0= x(t)+z (t) ; е(()=х (t) -у (t) (2-9) Таким образом, поиск типа модели СНД и его параметров представляют собой задачу минимизации погрешности.
Для определения минимальной среднеквадратичной ошибки сглаживания сте необходимо найти спектральную плотность сигнала ошибки Sc (со), которая может быть рассчитана, если известны спектральные плотности «идеального» Sx (со) и реального Sz (со) сигналов, а также частотная передаточная функция CWJXWcm(jco).
Для стационарных случайных процессов спектральная плотность сигнала будет находиться по следующему выражению [90]: со . S(ja )= \R(r)e JC0TdT, (2-Ю), -со где R(T) - автокорреляционная функция сигнала, которая является мерой взаимной связи между его значениями, сдвинутыми относительно друг друга на величину г (в данном случае отрезок времени). RX(T) = U x(t)x(t-r)dT, (2-11) г0
Спектральная плотность показывает, как распределена интенсивность (мощность) сигнала по его гармоническим составляющим в определенном диапазоне частот (теоретически от -со до +со). Поэтому, имея график спектральной плотности «идеального» и реального сигналов можно определить параметры идеальной модели СНД, при которых эффективность сглаживания будет наибольшей. В качестве примера рассмотрим рисунок 2.5., где показаны спектральные плотности двух сигналов, с неперекрывающимися спектральными плотностями «идеального» и реального сигналов — «а», с перекрывающимися спектральными плотностями — «б» и амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) идеальной модели СНД для этих случаев.
Из рисунка 2.5.-а видно, что спектральные плотности «идеального» (полезного) Sx(co) и реального Sz(o) сигналов не перекрываются. Поэтому амплитудо-частотная характеристика идеальной модели СНД должна иметь вид, показанный на рисунке 2.5.-а, или аналитически представлена следующим образом: Аснд(о)) = 1, при со со і и Аснд(со) = 0, при со со2 (2-12) При этом полезный сигнал, проходя через СНД, не должен претерпевать никаких изменений, а отклонения расхода материалопотока полностью сглаживаться СНД, то есть ошибка сглаживания е будет равна нулю.
На рисунке 2.5.-6 показан случай, когда спектральные плотности полезного и реального сигналов в диапазоне частот от о)\ до о2 перекрываются и ошибка сглаживания е не будет равна нулю. При амплитудно-частотной характеристике СНД, показанной на рисунке 2.5.-6, низкочастотные составляющие помехи будут пропускаться моделью аппарата, а высокочастотные составляющие полезного сигнала искажаться. Аналитически амплитудно-частотная характеристика такой модели СНД будет иметь следующий вид: Аснд(со) = /, при со сої; АСнд(о)) = 0, при со = о2; кАснд(со) = 1- е 1 , при (Oi (o СО2 (2-13)
По зависимостям, связывающим спектральные плотности случайных процессов на входе и на выходе линейной системы с ее частотной характеристикой (2-13), определим спектральную плотность ошибки сглаживания модели СНД: Se(co)=S2(co)A2cw(c») (2-14) Частотная передаточная функция модели СНД: Wcwtfoi) = Аснд(со)ехр[/(раа(со)] (2-15) Вычеслив спектральную плотность ошибки сглаживания, по выражению (2-16) можно рассчитать дисперсию ошибки, а по (2-17) среднеквадратическую ошибку.
Вибрационный смеситель непрерывного действия
Для непрерывной подачи компонента во время проведения исследований СА нами также использовались спиральные дозаторы (рис 3.3.)
Дозатор работает следующим образом. Дозируемый компонент загружается в бункер 1. При включении привода 2, материал захватывается витками вращающейся спирали 3 и перемещается к выходному отверстию цилиндрического кожуха 4, а затем по течке направляется в вибрационный СНД. Рабочий орган изготовлен из пружинной проволоки марки 65Г диаметром 3 мм (шаг навивки спирали 10 мм, наружный диаметр спирали 15 мм). Уменьшение погрешности дозирования обеспечивается гарантированным зазором от 2 до 3 мм между витками спирали и цилиндрическим кожухом. Для реализации работы спирального дозатора по определенному закону использовался задатчик цикла. В его состав входят двухскоростной привод, на ведущем валу которого установлен кулачок с управляющими контакторами и промежуточное реле. С помощью задатчика цикла, осуществлялось дозирование компонента смеси по заданному периодическому закону с соответствующей амплитудой и частотой. Принцип его действия основан на механическом замыкании и размыкании вращающимся кулачком управляющих контактов, которые через промежуточное реле управляют цепью электропитания двигателя спирального дозатора.
В ходе проведения экспериментов при подаче ключевых компонентов применялись порционные дозаторы. Конструкция порционного дозатора упрощенно представлена на рис.3.4. Дозатор работает следующим образом. Каретка 4, перемещаемая кривошипно-шатунным механизмом 17, 18, совершает возвратно-поступательное движение вдоль направляющей проточки пластины 1.
Ход каретки подобран таким образом, чтобы мерные стаканы 5 в крайних положениях находились либо под загрузочным отверстием 2, либо вне ленточного транспортера над воронкой 16. В первом случае осуществляется заполнение мерного стакана сыпучим продуктом, во втором - освобождение его от отмеренной дозы. Одновременно с перемещением каретки движется и лента 10 транспортера под действием сил сцепления, возникающих между лентой и торцевыми стенками насадок 6 под действием пружины 15. Регулирование и изменение отмеряемой дозы осуществляется вращением маховичка 9. Это вращение с помощью штока передается через втулку червяку 8. В свою очередь червяк вращает зубчатые венцы 7 насадок 6, поворачивая последние. Поворачиваясь, насадки навинчиваются или свинчиваются со стаканов 5, уменьшая или увеличивая, таким образом, величины мерных объемов. Конструкция регулятора позволяет осуществлять изменение дозы без остановки каретки (на ходу). Вертикальное перемещение насадок отслеживается ленточным транспортером, который благодаря подвеске на рычажном параллелограмме, может перемещаться в вертикальной плоскости, оставаясь параллельным самому себе. Технические характеристики рассмотренных дозирующих устройств приведены в табл. 3.1.
На основании проведенного анализа процесса смешивания к СА, предназначенному для получения качественных смесей при соотношении 1:1000 и более, предъявляется ряд требований, которые были изложены в предыдущих главах. На их основании, на кафедре ПиЛПП был разработан ряд конструкций СНД, рабочие характеристики которых позволяют применять их для решения поставленной задачи. В дальнейшем приведем их описание.
Применительно к решаемой нами задаче СНД вибрационного типа возможно использовать на первой ступени смешивания в каскадных СА. Что обусловлено: высоким качеством получаемой смеси при соотношениях смешиваемых компонентов до 1:30; значительной инерционностью СНД, позволяющей хорошо сглаживать колебания расхода смешиваемых материалов; возможностью изменения производительности смесителя в широком диапазоне.
Использованный нами вибрационный СНД, изображен на рис 3.5. Интенсификация процесса смешивания в нем осуществляется за счет совмещения в одном аппарате «внешней» и «внутренней» рециркуляции смешиваемых материалов. Такая конструкция СНД позволяет осуществлять переработку сыпучих материалов с резко различающимися физико-механическими характеристиками, например, крахмал-сахар, мука-соль, песок-сода и т.д., без ущерба для качества смеси.
При включении вибропривода 10, корпус 1 с перемешивающим устройством 2 совершают сложное пространственное движение, возникающее в результате расположения упругих элементов 9 под углом к оси аппарата. Ингредиенты поступают в цилиндрический загрузочный бункер 3 сверху, попадают в кольцевой зазор - желоб, где движутся под действием направленной вибрации, перемешиваются как друг с другом, так и с готовым продуктом, возвращаемым на рециркуляцию отсекателем 7 через отверстие 6. Затем эта усреднённая смесь-полуфабрикат поступает через отверстие 5 на перфорированный жёлоб 2. Заслонка 12, установленная в кольцевом зазоре у отверстия 5, позволяет регулировать высоту слоя сыпучего материала и величину его усреднения.
Влияние режимных и конструктивных параметров СНД с направляющими лопастями на качество получаемого продукта
При разработке смесительных агрегатов, работающих по схеме последовательного разбавления, нами были задействованы три конструкции СНД: две центробежного и одна вибрационного типов. Для подтверждения возможности использования смесителей в технологических схемах последовательного разбавления были проведены предварительные экспериментальные исследования для определения их необходимых рабочих характеристик.
Основными факторами, определяющими качество получаемых смесей в СНД, являются конструктивные и режимные параметры их работы. Поэтому целью данных исследований является определение рациональных конструктивных параметров ротора разработанного смесителя, влияющих на качество смеси выходящей из него.
Качество смеси оценивалось нами по величине коэффициента вариации Ус (1-4). Для проведения данных исследований нами был поставлен и проведен полнофакторный эксперимент (ПФЭ). В ходе эксперимента варьировались следующие параметры: частота вращения ротора п в диапазоне (10-И5 с ), отношение угла наклона направляющих лопастей к углу подъема траектории движения частиц у =— (0,8-Н),9), расстояние между крышкой смесителя и Хч = const верхней частью ротора / - (40ч-80 мм). Исследования проводились на сыпучих материалах с различными физико-механическими характеристиками. Использовались смеси: речной песок (р.п.)- ферромагнитный порошок (фп), поваренная соль (п.с.)- фп, мука — фп. Соотношение смешиваемых компонентов в смесях принималось постоянным и составляло 1:150.
По методике [49] были определены все необходимые параметры для проведения ПФЭ З3 и рассчитаны коэффициенты уравнения регрессии. Базовые (нулевые) точки и шаги варьирования приведены в таблице 4.1.
Согласно матрицы плана (таблица 4.2), с соблюдением рандомизации, выбирался номер опыта и по нему режимные параметры работы установки. Смеситель выводился на стационарный режим работы, затем осуществлялся отбор проб на выходе с аппарата и проводился анализ качества смеси.
Для получения более точного значения измеряемого параметра на заранее определенных режимах работы проводилась серия повторных опытов, из которой исключались результаты, значительно отличающиеся от средних. Экспериментальные данные и расчеты Ус приведены в приложении 1.
В ходе экспериментов, при различных значениях варьируемых параметров, получены смеси с коэффициентами неоднородности в диапазоне Ус=3+\0 %. В результате обработки исходного и статистического материала, с помощью ЭВМ, получили уравнения регрессии в нормированном виде. Общий вид уравнений регрессии:
Данные уравнения описывают степень воздействия выбранных нами геометрических и режимных параметров на качество конечного продукта. На их основе при помощи прикладного пакета программ "Matlab 6.5" получили поверхности отклика в трехмерном пространстве. В качестве примера представим поверхности отклика для смеси песок - фп, соответствующие уравнению (4-2).
Из анализа коэффициентов регрессии следует, что наибольшее влияние на качество конечного продукта оказывают частота вращения ротора и угол установки направляющих лопастей. Совместное попарное влияние факторов на коэффициент неоднородности смеси находится на одном уровне. Анализ квадратичных эффектов показывает, что наибольшее влияние дает изменение частоты вращения ротора. Кривые отклика уравнения (4-4) и (4-6) представлены в Приложении 3. Рис. 4.1. Поверхность отклика при у =const=0,85 Анализ уравнений регрессии позволяет сделать следующие выводы. Для получения смесей хорошего качества необходимо выдерживать расстояния между крышкой и внешним конусом в диапазоне 4(Н60 мм, и смешивать ингредиенты при частоте вращения ротора СНД 11,5-НЗ с"1, значение у должно быть 0,8 для хорошо сыпучих компонентов и 0,9 для связно и плохо сыпучих. Последнее объясняется тем, что при равных значениях у величина обратной рециркуляции для компонентов различной сыпучести будет отличаться, а также будет различна степень влияния воздушного потока. На рисунках 4.1., 4.2., 4.3. представлены поверхности отклика для смеси речной песок - фп, соответствующие уравнению (4-2).
С целью определения величины (коэффициента) обратной рециркуляции в зависимости от предложенных нами конструктивных изменении нами проведен эксперимент, в ходе проведения которого выдерживались вышеописанные рациональные режимные и геометрические параметры ротора. Эксперимент проводился следующим образом. Смеситель выводился в рабочий режим (частота вращения ротора СНД - 750 об/мин, производительность дозатора основного компонента - 0,2 м3/ч), после чего одновременно прекращалась подача материала и закрывался разгрузочный патрубок. Далее смесь выгружали ,Щ из смесителя и взвешивали. В таблице 4.3. представлены результаты эксперимента, определяющие изменение значения коэффициента обратной рециркуляции при установке направляющих лопастей на средние и внешние конуса ротора. Таблица 4.4. отражает изменение величины обратной рециркуляции при дополнительной (20%) перфорации направляющих лопастей. Для связно и плохо сыпучих материалов значение у устанавливалось равным 0.9, а для остальных - 0.8.
Похожие диссертации на Разработка непрерывнодействующего смесительного агрегата и исследование процесса приготовления сухих смесей при высоких соотношениях смешиваемых компонентов
