Введение к работе
Актуальность темы: В настоящее время разработаны большое количество приборов для измерения и контроля параметров сыпучих диэлектрических материалов.Измерение и контроль влажности и геометрических размеров сыпучих диэлектрических материалов существующими приборами производится по массе,но не отдельными фракциями.Такие измерения обладают погрешностями.Для повышения их точности целесообразно предварительное разделение сыпучих материалов на фракции.Такая задача возникает во многих отраслях переработки сырья,где приходится иметь дело с массой разнородные по физико-механическим свойствам частиц.
В связи с интенсификацией сельскохозяйственного производства и переводом целого ряда отраслей /луговодство,овощеводство и др./ на промышленную технологию,резко вррастают требованиям к точности измерения и контроля влажности семян сельскохозяйственных культур при их поступлении на приёмные и заготовительные предприятия ..В" время заготовок партии свежеубранного зерна влажность бывает различной. При этом в силу законов сорбиционного равновесия сырые з^рна теряют часть влаги,а более сухие её приобретают.Такое перераспределение влаги в зерновой массе начинается сразу после еН образования и заканчивается В'основном в течение нескольких суток,причин полного выравнивания влаги не происходит в связи с явлением сорбиционного гистерезиса. Мелкие, щуплые и битые зёрна обладают большей гигроскопичностью ,чем крупные.При этом в свежеубранной зерновой массе,сложенной в зернохранилище,может происходить процесс самосогревания,котов рый может носить скоротечный характер.В буквально за несколько десятков часов,зерно может быть совершенно испорчено.Скорость развития процесса самосогревания в свежеубранной зерновой массе в основном зависит от исходной влажности и сравнительной однородностью отдельных компонентов по влажности.
Возникает задача не определение влажности зерновой массы,как делается в настоящее время при приёмке хлебоприёмных предприятий,а определение влажности отдельных е фракций.Особенно это важно при зкепресном измерении влажности семян сельскохозяйственны-*' культур диэлектрическим методом.При этом методе,чем масса семян однородна и мельче,тем увеличивается точность измерения и контроля и* платности. В связи с отим возникает задача выявления степени разнородности влагосодер^ания частин в зернової массе л чпмент поступления на
_ 4 -
приёмный пункт,для, чего необходимо предварительно разделять её на отдельные фракции,а затеи производить изызрения и контроль их влажности.
В радиотехнике,телевидении,радиолокации и электротехнике широк( применяются детали из керамики,являющейся универсальным по своим возможностям электроизоляционным материалом.Изготовление, различных керамических деталей осуществляют из помола.Керамическую ;; -су разбивают на мелкие частицы в шаровых или вибро-мельницах.При этом необходимо контролировать как абсолютные размеры помола,так и степені разброса частиц по размерам.Существующие, методы контроля дают, тем более достоверные значения,чем меньше разброс этого параметра,т.е. для более однородного по размерам состава помола.Для этой цели полезно перед контролем помола керамических масс отсепарировать частицы на отдельные фракции по геометрическим размерам.
Высокие технологические преимущества композиционных материалов, обеспечившие их 'значительные распространение во многих областях техники,сильно ослабляются при неоднородных структурах вещества. Последнее обуславливается различием геометрических размеров частиц наполнителя и неравномерностью их распределения в массе веществ, вследствие чего диэлектрическая проницаемость материала в различных его частях различна.Флуктация в величинах композиционных материалов во многих.случаях недопустима и для её уменьшения необходимс использование наполнителя узкой фракции.'
Для осуществления контроля и разделения массы частиц на узкие фракции с близкими физико-механическими свойствами в приведённых выше случаях,как.в широком спектре других технологических процессої где возникают аноло.гичные задачи,необходимо созл.адие портативного электросепарирующего устройства.
Актуальность диссертации подтверждается тем,что она выполнена в рамках научнотисследовательской работы " Разработка и исследование устройства для электросепарации семян сельскохозяйственных куль тур ".входящей в план развития народного хозяйства Азербайджана на 1981 т 1985 гг.( Гос.регистрация » 0285.0.067150 ).
Цель и задачи работы.Целью диссертации является разработка и ис следование портативного электросепарирующего устройства с вращающимися электрическими полями,выполняющего роль,как промежуточного усі ройства для приборов контроля влажности отдельных фракций семян сел
скохозяйственных культур,так и контроля геометрических размеров гда мола керамических материалов.
Б соответствии с указанной целью основними задачами диссертацм-
скпс"! работы является: ' *
I.Определить врацатялиеел электрические тгрменты статей,удлин^шю!» и 3-х ооноїі эллипсоидальных частиц зо ерздагацемел злеятричеексті і!о-
Л9. ''.,'."
,2.Определить формы профиля специальных электродов устро^стза ? зависимости от диаметра рабочего оргаїга с соответствует числем пір элеятродоз.
З.Расчитать численні--! ггетбдеп характеристики электрического по-ля,созданного цнлнндричесіт.пі злектродаяі.охватнваяізимя диэлектри-песк*!.Ч бграОл.
4.Прснсвзст.ч анализ злектросепзрагни диэлектрически*: частиц с использованием "этеда градпглтноЯ силы"л вра^ап^егесл электрического
полл.
5.Разработать портативнее электроеепзрируя'геб устройство с вращающимися электрическим! полями для разделения сыпучих диэлектрических материале*}.
б.Определить электрофизические свойства ( - диэлектрическая проницаемость,-&$- тангенс утла диэлектрических потерь) исследуе*'их сипучих диэлектрических материалов (се?с*н ппетгацы,лвцернн,кор'иш!дра. п частиц сегнетокеракики).
7.Произвести петрологтгзскио леседования эдектросепарируг'л.эго устройства совместно со средства». измерения п контроля слабости и фракционного состава сипучих диэлектрических материалов.
8.Исследовать яоемстяоеть электросепарацки диэлектрических,чде-пщ с помогьр радиочастотного электромагнитного поля.
''атоли исследования.На основании классической теории электромагнитного поля полученн' аналитические Егратенля профилей электродов для создания кругового Еращатазегося электрического поля и определено инерционно вращательное ускорениэ чястиц во вращавшемся радиочастотном электромагнитном поло.С помощью уравнения Лапласа для электрических полей определены ; --гг^еся электрические коментч ДЇЇЯ ол лт'псоидальнух частки.Применён чпслеткпгй метод Галеркииа для рас"«та згоптртіческого поля рабочего органа ллектроеепарирггтегп устр'-пстм
І.На основе теоретических исследований разработан способ ?.і<=т<"ф ;сп?рацііи диэлектрических частиц с использованием инерционного і-ря-
щающегося электрического момента.
2.На основании уравнений Максвелла для электростатических полеС! выведены формули для расчёта профиля электродов,расположенные внутри, вне цилиндрической поверхности и при линейно расположенных электродах, обеспечивающие наличие вокруг сепарируемых частиц кругового вращающегося электрического поля.
З.С использованием уравнения Лапласа аналитическим путём определены вращающиеся электрические моменты диэлектрических частиц, имеющих форму сжатого,удлинённого и 3-х осного эллипсоидов по вращающемся электрическом поле..
4.Получены численные решения для напряжённости и силы электрод-статического поля вокруг диэлектрического барабана,созданного системой чередующихся по полярности цилиндрических электродов.
5.Обоснована возможность применения вращающегося электрического поля для сепарации дисперсных диэлектрических частиц с помощью радиочастотного электромагнитного поля.
Практическая ценность.В диссертационной работе произведены расчёты профиля электродов для получения кругового вращаящегося электрического поля,вращающегося электрического'момента эллипсоидальных частиц во вращающемся электрическом поле,составлена и программа для численного расчёта электрических полей в рабочей зоне портативного электросепарирующего устройства.На основании свойства вращающихся электрических полей,разработаны портативные рлектросепарирупщие устройства.
Произведённый расчёт инерционного вращающегося ускорения частиц в радиочастотном электромагнитном поле указывает на возможность использования последнего для сепарации дисперсных частиц.
Реализация результатов работы.В результате,проведанных в диссертационной работе теоретических и экспериментальных исследование создал портативное электросепарирующее устройство,предназначенным,как промежуточного,для контроля влажности,поступающих партий гомян сельскохозяйственных культур в заготовительные и приёмные предприятия, так и для контроля помола керамических материалов в лабораторных и промышленных условиях.
Устройство демонстрировался на ВЩХ СССР и бил удостоен серебреной медали,экспонировался на международной выставка "Наука.техника и экономика Азербайджана'' в г.Кабуле Демократ ичег.пЧ* Республики Афганистан .
Устройстзо шіедрен п Даибурунском заготоглтельном предприятии и в колхозе "Baity" Вейлаганскоро района Азербайдяаской Республики. Экономический эффект от внедрения одного устройства составляет 12 тес.руб.в год.
Устройство использузїся в учебном процессе кафедры "Электронэо*-ляциокние материалы и кабельная техника" Азербайджанского технического университета.
Апробация работы.Материалы диссертационной работы и её отдельные раздели докладывались:
на конференции посвященной 50-летип Московского института инженеров сельскохозяйственного производства км.Г.П.Горячкина,1931 г.;
на XXXIIІ-ХХХУІII научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава АзПИ им.Ч.Ильдрьма,1978-1988 гг.
Результаты законченной работы доложены на объединённом заседании научно-технического семинара кафедр:"Общая электротехника","Теоретические основы электротехники" и "Электроизоляционные материалы и кабельная техника"АэТУ.
Публнкагип.Сопргкаппе основных положений диссертации отражено в 30 научных трудах,d 20-авторских свидетельствах на изобретения и 4 отчётов научно-исследова?ельс;:пх работах.-
Структура и объём диссертации.Диссертационная работа состоит из введения,пяти'глав,выводов,заключения,приложения и содержит 196 страниц машинописного текста,40 таблиц,37 рисунков и библиографии из 93 наименований.
На зашиту выносятся:
I.Устройство для электросепарации диэлектрических частиц для увеличения точности,применяемое совместно со средствами контроля,влажности семян сельскохозяйственных культур и,со средствами контроля дисперсности керамических материалов,производительности их измерения.
2.Расчётные формулы для определения профилей электродов,создавших круговое вращающееся электрическое поле.
3.Расчётные формулы для определения вращающегося электрического момента,действующего на эллипсоидальные частицы во вращающемся электрическом поле.
4.Численный метод расчёта напряжённости электрического поля в рабочей зоне электросепарирующего устройства.
5.Возможность электросепарацин диэлектрических частиц на радиочастотном электромагнитном поле.
б. Метрологические исследования портативного электросепарируще-
- є -
го устройства.
