Введение к работе
Актуальность проблемы. Большое значение в таких отраслях промышленности, как пищевая, химическая, электротехническая, строительная и другие, занимают процессы по переработке сыпучих материалов, в частности, по приготовлению высококачественных смесей. Переход на аппаратурное оформление стадии смешивания порошкообразных материалов по непрерывной схеме дает возможность автоматизировать процесс, заметно уменьшить загрязнение производственных помещений и окружающей среды пылевыми выбросами, улучшить условия труда и культуру производства. При этом увеличивается производительность смесительного агрегата,снижаются его энергопотребление и металлоемкость, а также себестоимость готового продукта.
Вопросами теории процесса непрерывного смешения и его аппаратурного оформления занимаются отечественные ученые Макаров Ю. И., Ахмадиев Ф. Г., Зайцев А. И., Дорохов И. И., Иванец В. Н. и др., которые опубликовали ряд интересных исследований, посвященных этой проблеме. Однако, до последнего времени смесители непрерывного действия не получили широкого применения в промышленности из-за сложности дозирования в них потоков сыпучих компонентов в строго заданных соотношениях. Оснащение непрерывнодействующих смесителей высокоточными дорогостоящими питателями часто бывает экономически неоправданным. В частности недостаточно изучено совместное влияние входных сигналов, формируемых дозаторами, и динамических характеристик смесителей непрерывного действия (СНД) на качество готовой смеси. Этим определяется актуальность решения задач по совершенствованию рабочих органов СНД как по конструкции, так и по выбору оптимальных режимов работы смесительного агрегата на основе экспериментальных и теоретических исследований с использованием математических моделей процесса смесеприготовления
Диссертационная работа выполнена в соответствии с целевой региональной научно-технической программой "Кузбасс" (тема 2.7. "Интенсификация процесса смешения сыпучих материалов путем направленной организации их материальных потоков").
Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы является разработка высокоэффективного непрерывнодействующего агрегата центробежного типа для получения качественных смесей сыпучих материалов на основе теоретических и экспериментальных исследований процесса смешения и взаимного влияния сигналов дозаторов и динамических характеристик СНД на качество выходящего потока готовой смеси. В соответствии с поставленной целью сформулированы следующие задачи: формирование и математическое описание функционально-структурной схемы агрегата и разработка метода её исследования; нахождение алгоритма расчета рациональных динамических и конструктивных параметров разрабатываемого смесителя с учетом входных воздействий, оказываемых со стороны дозирующих устройств; проведение проверки разработанной математической модели смесителя на адекватность реальному процессу; разработка аппаратурного оформления стадий смешения сыпучих материалов для ряда отраслей промышленности с использованием предложенной автором конструкции СНД центробежного типа.
Научная новизна работы. На основе кибернетического подхода разработана и исследована математическая модель смесительного агрегата центробежного типа с направленной организацией материальных потоков за счет введения контура рецикла, позволяющая на основе ее анализа назначать рациональные режимы совместной работы дозаторов и смесителя; проведен теоретический анализ входных сигналов в непрерывнодействующем агрегате с помощью корреляционных функций, позволяющий прогнозировать качество
смеси в нём с учетом различной топологии материальных потоков; выявлены качественные и количественные закономерности сглаживания непрерывно-гармоничеких и дискретных входных воздействий смесителем непрерывного действия с разными инерционными свойствами.
Практическая ценность и реализация результатов. Развитие научных основ непрерывного процесса смешивания сыпучих материалов позволило разработать новую конструкцию СНД центробежного типа с направленной организацией материальных потоков в нём, обеспечивающую получение смесей заданного качества. Разработано аппаратурное оформление стадии непрерывного смешивания технологической схемы производства "сухого мороженного" производительностью 300 кг/час. Оно включает в свой состав центробежный смеситель. СНД прошел успешные опытно-промышленные испытания на Кемеровском молочном комбинате. С участием автора разработано аппаратурное оформление стадии непрерывного процесса смешивания при производстве сухой штукатурки, которое включает в свой состав центробежный смеситель, рекомендованный к внедрению на АО "Кемеровогражданс-трой". Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе на кафедре "Процессы, машины и аппараты пищевых производств" Кемеровского технологического института пищевой промышленности.
На защиту выносятся : математическое описание процесса смешивания с использованием методов цифрового машинного моделирования, позволяющих в диалоговом режиме подобрать рациональные режимы работы непрерывнодеиствующего смесительного агрегата центробежного типа, необходимые для получения смеси заданного качества; результаты исследования сглаживания непрерывно-гармонических входных воздействий, формируемых дозаторами объемного типа, в центробежном СНД с изменяемой топологией потоков сыпучего
материала; новая конструкция СНД центробежного типа, позволяющая получать смеси заданного качества за счет рациональной организации материальных потоков в рабочем объеме смесителя, а также инженерная методика проектирования непрерывнодеиствующего смесительного агрегата.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на: ежегодных научных конференциях Кемеровского технологического института пищевой промышленности (1992 - 1996 гг); Научно-технической конференции "Теоретические и практические аспекты применения ИФХМ с целью совершенствования технологических процессов", Москва, 1992.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ, в том числе 1 положительное решение к заявке на изобретение.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы и приложений, включает 41 рисунок, /^ таблиц. Основной текст изложен на 7о страницах машинописного текста, приложения на о А стр. Список литературы включает 137 наименований.
Похожие диссертации на Разработка непрерывнодействующего смесительного агрегата для переработки сыпучих материалов
