Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Анализ литературных источников по формированию, движению и взаимодействию дисперсных потоков 14
1.1 Способы переработки дисперсных систем 14
1.2 Формирование струйных течений твердых и жидких сред 15
1.2.1 Устройства для перевода материалов в разреженное состояние 15
1.2.2 Устройства для переработки дисперсных материалов с использованием ударных эффектов 22
1.3 Анализ известных литературных источников по механике формирования потоков 25
1.4 Математическое описание процессов ударного взаимодействия одиночных частиц и струй с рабочими элементами 32
1.5 Взаимодействия в частиц в разреженных системах 37
Выводы по главе и постановка задачи исследования 43
ГЛАВА 2 Разработка общего подхода к описанию процессов формирования, движения и взаимодействия дисперсных потоков 45
2.1 Математическое описание процесса формирования струйных потоков 45
2.2 Математическое описание движения частиц в разреженных потоках 52
2.3 Ударное взаимодействие дисперсных потоков с рабочими органами аппаратов 55
2.3.1 Механика ударного взаимодействия с отбойными элементами 55
2.3.2 Метод определения коэффициента отражения частиц от отбойного элемента 63
2.3.3 Ударное взаимодействие дисперсных потоков, сопровождающееся изменением размеров частиц 65
2.4 Взаимодействие пересекающихся струйных потоков 67
2.4.1 Особенности взаимодействия разреженных потоков 67
2.4.2 Рассмотрение взаимодействия струй дисперсных частиц на микроуровне 68
2.4.3 Характер взаимодействия потоков с позиций макроуровня 73
Выводы по главе 2 74
ГЛАВА 3 Исследование процесса струйного смешивания сыпучих материалов 75
3.1 Смешение сыпучих сред в центробежных устройствах 75
3.1.1 Описание конструкций новых смесителей 75
3.1.2 Математическое описание процесса формирования разреженного потока частиц вращающимся распылителем 81
3.1.3 Методика расчета коэффициента неоднородности смеси 84
3.1.4 Сравнительные теоретико-экспериментальные исследования процесса смешивания 87
3.2 Смешивание сыпучих материалов в щеточных устройствах 106
3.2.1 Конструкции щеточных смесителей, работающих на принципе наложения разреженных потоков 106
3.2.2 Математическое описание процесса разбрасывания сыпучих сред устройством с радиальными эластичными органами 109
3.1.3 Математическое описание процесса образования отраженного потока 115
3.2.4 Экспериментальные исследования формирования потока твердых частиц, создаваемого щеточным распыливающим органом 116
Выводы по главе 3: 123
ГЛАВА 4 Исследование процессов формирования, движения и взаимодействия потоков жидких, твердых и комплексных частиц 124
4.1 Формирование и взаимодействие струйных потоков жидких и твердых частиц 124
4.1.1 Новые аппараты для смешивания частиц вязкой жидкости с твердыми частицами 124
4.1.2 Получение дифференциальных функций распределения числа капель вязкой жидкости по углам рассеивания и размерам 126
4.1.3 Экспериментальное исследование процесса распыливания вязкой жидкости форсунками давления 130
4.1.4 Исследование процесса смешивания капель вязкой жидкости с сыпучим материалов 133
4.2 Исследование ударного разделения неоднородных жидкостей 135
4.2.1 Описание нового способа и устройств для ударного разделения суспензий 135
4.2.2 Математическая модель ударного взаимодействия дисперсного потока суспензии с наклонным отбойным элементом 141
4.2.3 Сравнительные экспериментальные исследования процесса разделения суспензий ударом о неподвижный наклонный отбойник...148
4.2.4 Использование разделителей суспензий в системах гидротранспортирования сыпучих материалов 154
Выводы по главе 4 157
ГЛАВА 5 Исследование движения и ударного взаимодействия потока частиц с отбойными элементами в мельницах центробежно-ударного типа 158
5.1 Анализ процесса изнашивания отбойных элементов и лопастей центробежно-ударных мельниц 158
5.2 Разработка конструкции измельчителя материалов центробежно-ударного типа 163
5.3 Математическое описание формирования отраженного разреженного потока частиц 167 5.4 Анализ результатов по измельчению в промышленной мельнице. Предложения по модернизации мельницы 171
Выводы по главе 5 177
ГЛАВА 6 Разработка способов и оборудования для создания потоков с равномерным распределением объемной плотности частиц. создание инженерных методов расчета 178
6.1 Разработка способов и устройств для получения потоков с равномерным распределением объемной плотности 178
6.1.1 Новые методы и устройства для получения потоков с равномерным распределением объемной плотности 178
6.1.2 Математическое описание процесса формирования потока с равномерным распределением объемной плотности частиц при использовании отбойных элементов 182
6.1.3 Разработка новых распылителей жидкости для получения потоков с равномерным распределением объемной плотности 187
6.2 Инженерные методы и порядок расчета процессов и оборудования, на принципе взаимодействия разреженных потоков 192
6.2.1 Методика расчета основных конструктивных и режимных параметров 192
6.2.2 Методика расчета центробежно-струйных смесителей сыпучих сред 195
6.2.3 Определение основных режимных и конструктивных параметров щеточных смесителей 204
6.2.4 Разработка инженерной методики расчета модернизированного центробежно-ударного измельчителя 206
Выводы по главе 6 209
Основные выводы и результаты работы: 210
Основные условные обозначения 213
Список используемых источников 216
- Анализ известных литературных источников по механике формирования потоков
- Взаимодействие пересекающихся струйных потоков
- Методика расчета коэффициента неоднородности смеси
- Получение дифференциальных функций распределения числа капель вязкой жидкости по углам рассеивания и размерам
Анализ известных литературных источников по механике формирования потоков
Принцип действия пескоструйных аппаратов и дробеструйных установок основывается на обработке различных поверхностей абразивными материалами, подаваемыми из сопла под действием воздуха.
По способу обработки поверхностей пескоструйные аппараты и установки бывают двух типов: открытого и закрытого, а по способу подачи абразива: напорные и инжекторного типа.
По типу подачи абразивного материала устройства для пескоструйной обработки бывают напорными и инжекторными. В устройствах напорного типа воздух подается и в саму установку, и на дозирующий узел абразива. При этом материал и сжатый газ движутся по одному каналу, на конце которого крепится сопло для придания формы и направления струе.
К общим недостаткам пневматических устройств следует отнести невысокой КПД, порядка 20-25% и возможность работать лишь с частицами размер которых не превышает 5 мм.
Работа форсунок с соударением струй [45-49] основана на принципе взаимного разбивания струй на отдельные капли вне корпуса, т. е на разбивании нескольких сталкивающихся струй, вытекающих из соответствующих насадок.
Из точки столкновения двух взаимодействующих струй результирующий поток растекается в радиальном направлении, образуя при этом плоскую пленку, которая распадается на капли. При столкновении трех и более потоков предотвращается выброс части жидкости в верхнюю часть, а столкновение плоских струй позволяет получить факел практически прямоугольной формы.
Размеры этого потока и распределение жидкости в нем можно, но достаточно трудно регулировать, изменяя параметры взаимодействующих плоских струй, их количество и угол соударения.
Использование ударных процессов нашло широкое применение в различных аппаратах [1, 5, 50, 58-60, 64-100]. Классификация представлена на рисунке 1.4. Наибольшее число устройств, реализующих ударные процессы, относится к аппаратам для измельчения (мельницы) [65-72]. Мельницы ударного типа можно разделить на три большие группы: центробежные [67-69, 74-77], струйные [80, 81, 84, 86] и с ударными элементами (молотковые) [69, 89].
Дезинтеграторами называют машины центробежного типа для мелкого дробления хрупких малоабразивных материалов [67, 68, 72, 75]. Состоят из двух и более вращающихся в противоположные стороны роторов. На дисках роторов по концентрическим окружностям расположены обычно 2—4 ряда пальцев (бил) таким образом, что каждый ряд одного ротора свободно входит между двумя рядами другого. Отличительные особенности дезинтеграторов от других типов мельниц ударного типа— возможность переработки склонных к агрегированию материалов и хорошее одновременное перемешивание измельчаемого материала, что иногда используется в технологических целях.
В зависимости от предназначения дезинтеграторы могут быть с горизонтальным и вертикальным расположением роторов. Одним из достоинств этого типа измельчителей является то, что в силу конструктивных особенностей ротора, скорость механического нагружения частиц возрастает по мере перемещения материала к выходному отверстию. Главным недостатком дезинтеграторов является быстрый и неравномерный износ рабочих органов при переработке твердых и абразивных материалов.
Основное конструктивное отличие центробежно-ударных мельниц [76-77] от дезинтеграторов - наличие неподвижных отбойных элементов.
Центробежно- ударные мельницы могут быть как с мелющими телам [79], так и без них [67]. Ускорительные узлы центробежно-ударных мельниц в основном представляют собой лопастные насадки [75, 77].
Основным недостатком центробежно-ударных мельниц является низкая степень разрушения частиц, вызванная тем, что процесс соударения кусков материала с отбойными плитами происходит при острых углах взаимодействия, порядка 300-450. При таком столкновении значительное количество частиц остаются не разрушенными, что приводит к снижению эффективности процесса и увеличению числа рециклов. Еще одним существенным недостатком данного устройства является быстрый износ отбойных плит и сложность их замены.
Однако данные конструкции измельчителей обладает всеми вышеперечисленными недостатками центробежно-ударных устройств и не предназначены для измельчения достаточно крупных кусков материала (щебень, камень, старый асфальтобетон).
В центробежно-струйных мельницах [81-84] измельчение материала происходит при ударе разогнанных до высоких скоростей потоков частиц при помощи вращающихся насадок об отбойные элементы.
Использование высокоскоростных потоков сжатого воздуха применяется в различных конструкциях пневмо-струйных мельниц [87-89] и аппаратов для пневмоструйной очистки загрязненных поверхностей.
Основными причинами низкой эффективности центробежно-струйных мельниц является невысокая скорость ударного взаимодействия при разрушении частиц с размерами 10-40 мм, а также быстрый износ рабочих органов и сложность их замены.
Использование ударного взаимодействия потоков частиц широко используется при приготовлении смесей сыпучих материалов [90-115]. Во первых, в процессе столкновения потока частиц смешиваемых материалов происходит изменение траекторий движения частиц, что может быть использовано для получения смеси, во вторых, установка отбойных элементов позволяет существенно сократить размеры аппарата.
По конструктивному исполнению смесители ударного действия можно разделить на центробежные [90, 91, 94-97, 104-107], транспортерного типа [112-114] и гравитационно-пересыпного действия [115-116].
Более подробно анализ конструкций смесителей сыпучих материалов использующих ударные эффекты представлен в монографии [29].
Основными недостатками смесителей данного типа является снижение качества смеси материалов склонных к сегрегации (отличающимся по плотности, размерам, упругим свойствам).
Взаимодействие пересекающихся струйных потоков
Различных аспектов проблемы ударного взаимодействия дисперсного потока (факела) частиц разной природы с преградой касались многие ученые нашей страны (А. И. Зайцев [1, 2], Сагомонян [177], Бабуха [191, 192], Гуюмджян [75], Л. И. Зайчик [200]) и за рубежом (F. C. Bond [238], P. R. Rittinger [78]). Это объясняется тем, что при использовании эффекта ударного взаимодействия распыленных частиц с рабочими органами аппаратов, в том числе с обечайкой, удается при низких энергозатратах получить хороший результат [1, 29, 97, 178, 220]. Вследствие наличия больших силовых воздействий на частицы в момент удара об отбойный элемент удается достаточно эффективно таким способом осуществлять процессы смешения, разделения суспензий на осветленную и сгущенную фазы [178], классификацию сыпучих материалов [234], измельчение [28, 220, 235] а также распыливание жидкостей [236].
Ударное разделение суспензий позволяет при невысоких энергозатратах разделять суспензии с абразивной твердой фазой, что достаточно трудно выполнить в центрифугах и гидроциклонах вследствие их быстрого износа [178].
Смешивание сыпучих материалов в аппаратах с отбойными элементами позволяет в непрерывном процессе организовать перемешивание нескольких компонентов [29].
Не менее важно учитывать то, что в разреженном состоянии можно перерабатывать большие объемы материалов, как твердых, так и жидких, при низких энергетических затратах, причем перевод компонентов в дисперсное состояние и организация взаимодействия потоков имеют сравнительно простое конструктивное оформление, а наличие отбойных элементов позволяет значительно уменьшить размеры аппаратов [4, 29].
Вследствие высоких силовых воздействий на поток материала при ударе движение отраженных твердых и жидких частиц имеет разный характер [178, 29]. В момент удара твердые и жидкие частицы имеют различные углы отражения от отбойной поверхности [178]. При этом часть жидкости может оставаться на отбойной поверхности и стекать [178].
Как было сказано в выше, несмотря на большое число частных исследований, касающихся отдельных задач по использованию удара (смешение твердых частиц, разделение суспензий и измельчение) не существует единой методологии, общего математического описания процессов. Большинство известных моделей имеют эмпирический характер или являются одночастичными [178].
Ввиду того, что в процессе ударного взаимодействия потока с преградой имеет место образование нового дисперсного потока — отраженного, является целесообразным при его изучении использовать подход, аналогичный описанию набегающего. Начальные параметры набегающего потока являются исходными данными в расчетах характеристик отраженного.
Ударное взаимодействие с прямолинейным отбойным органом Рассмотрим вторую фазу движения дисперсных потоков материалов – ударное взаимодействие с отбойным элементом.
Как было сказано выше, в результате удара потока частиц об отбойник образуется отраженный поток, причем параметры распределений числа частиц в нем зависят от формы и структуры набегающего потока, а также физико-механических характеристик частиц материала [178, 222]. Для описания зависимости между углами падения и отражения частиц в потоке (а также между скоростями до и после удара) вводится понятие коэффициента отражения частиц К [178].
Параметром, учитывающим изменение скоростей до и после удара одиночных частиц. является коэффициент восстановления [178]. Данная величина определяется опытным путем и может принимать значения от 0 до 1. При нулевом значении коэффициента восстановления имеет место абсолютно неупругий удар, при значении, равном 1 – абсолютно упругий, без потери кинетической энергии.
Коэффициент восстановления при ударе зависит от множества факторов [170, 178, 237], однако в справочной литературе приводятся данные лишь для различных комбинаций материалов соударяющихся поверхностей. Практически отсутствуют сведения о зависимостях данного коэффициента от размеров частиц, из скорости движения, хотя данные характеристики могут существенно повлиять на его величину.
В то же время, в случае удара о преграду полидисперсного потока частиц неправильной формы имеют место возникновения турбулентных потоков воздуха, создаваемых как распылителем, так и движением самих частиц. В этом случае применение методов расчета с позиций движения одиночных частиц приводит к существенным погрешностям [178].
В отличие от коэффициента восстановления при ударе, который зависит только от материалов отбойника и частицы, введенный в настоящей работе параметр учитывает совместное движение частиц и влияние воздушных потоков. Метод расчета данного параметра будет описан ниже.
Дифференциальную функцию распределения числа частиц по углам рассеивания в отраженном потоке (углам отражения) можно получить с использованием выражения (2.9) и опытных значений коэффициентов отражения. Расчетная схема взаимодействия частиц налетающего потока твердых частиц с поверхностью наклонного прямолинейного отбойного элемента показана на рисунке 2.1.
Вращающееся распыливающее устройство 1 создает расширяющийся разреженный поток частиц 2, который взаимодействует с наклонным отбойным элементом 3. В процессе ударного взаимодействия набегающего потока 2 с отбойником образуется расширяющийся отраженный поток 4.
Зависимость между углами отражения q)2 и рассеивания q)1 можно найти по выражению для коэффициента отражения (по аналогии с коэффициентом восстановления ): Формула (2.26) представляет собой зависимость углов рассеивания от углов отражения частиц, угла наклона отбойного элемента, а также физико-механических свойств частиц, учитывающих коэффициентом отражения. Подставив (2.26) в выражение (2.9) получим формулу для дифференциальной функции распределения числа частиц по углам отражения:
Методика расчета коэффициента неоднородности смеси
Согласно экспериментальным данным [29, 221], ширина каждого потока при частоте вращения насадки, равной 500 мин-1, обеспечивает движение частиц материалов практически без взаимных столкновений.
Произведем разбиение дисперсных потоков смешиваемых материалов на конечное число угловых диапазонов одинакового размера 1 .
В процессе перехода от дискретного описания к непрерывному устремим угловой диапазон 1 к нулю. При расчете Vc используется известная зависимость [29, 50, 221] : KC=IOOJ 4-I . (3.11)
В этом выражении с2 - среднее значение квадрата и с - -квадрат среднего значения концентрации /-го компонента, которые находятся по формулам:
Коэффициент неоднородности смеси Vc можно рассчитать с помощью выражения (3.11), в соответствии с (3.12), (3.13) и (3.19). Ввиду громоздкости полученное выражения для Vc не приводится.
Сравнительные теоретико-экспериментальные исследования процесса смешивания Описание экспериментальных установок и методики проведения экспериментов
Для изучения влияния конструктивных и режимных параметров на форму и структуру взаимодействующих потоков, нахождения основных характеристик процесса перемешивания, необходимых для составления математического описания, в работе проведен комплекс экспериментальных исследований по разбрасыванию сыпучих материалов вращающимися канальными насадками [29, 221]. Схема опытной установки, приведена на рисунке 3.5. Фотографии насадок показаны на рисунках 3.6 и 3.7.
При проведении опытов сыпучие материалы из дозатора 2 подавались в полости вращающейся насадки 1. При ее вращении частицы двигались по каналам и распылялись.
Для взятия проб материала из дисперсного потока в обечайке выполнено окно, через которое проникает часть потока и захватывается ловушкой, имеющей 10 одинаковых ячеек. Ширина каждой ячейки - 1 см. Рисунок 3.6- Фотография распылительной насадки с каналами, чередующимися в ее окружном направлении
В качестве исследуемых материалов использовались манная крупа, пшено и песок, гранулометрический состав которых представлен в таблице 3.2.
В опытах частота вращения вала находилась в пределах (750 - 1250) мин-1. Так же осуществлялось изменение некоторых конструктивных величин (расположение и длина распыливающих патрубков). Распределения массы частиц по поперечному сечению расширяющегося дисперсного потока показано на рисунке 4.4. точки – опытные данные, сплошные линии – теоретические зависимости
Как видно из представленных зависимостей, с ростом угловой скорости распылителя кривые распределения массы частиц песка по длине ловушки для всех компонентов становятся положе. Это обусловлено повышением сил сопротивления, действующих на частицы, возрастание которых приводит к отклонению траекторий частиц от исходного направления.
При разбрасывании зерен пшена кривые распределения при всех значениях угловой скорости имеют наименьшие различия. Это объясняется гладкой, обтекаемой формой частиц и низким коэффициентом лобового сопротивления.
При движении факелов двух других компонентов, частицы которых имеют форму, отличную от сферической и полидисперсный состав, имеет место ярко выраженная зависимость формы кривых распределения от угловой скорости распылителя.
Было установлено, что при движении частиц пшена максимальное их число находится в центральных ячейках ловушки, в то время как в крайних материал отсутствует. При разбрасывании двух других материалов распределение частиц по ячейкам более равномерно. Этот факт объясняется более сильным влиянием аэродинамических сил. Смеситель с вращающейся насадкой, снабженной соосными каналами В данном аппарате процесс смешения происходит за счет наложения спутных дисперсных потоков частиц смешиваемых материалов [29, 221]. С целью организации одинаковых размеров потоков на выходе из канала было предложено выполнить поперечное сечение внутреннего канала эллиптической формы (рисунок 3.9).
В случае перемешивания материалов близких по физико-механическим характеристикам, форме и размерам имеет место подобие, или полное совпадение распределения числа частиц по угловым координатам. При полном совпадении (идеальный случай) значение коэффициента неоднородности стремится к нулю. Схема этого случая приведена на рисунке 3.10. 1- канал эллиптического сечения, 2-цилиндрический канал Рисунок 3.9-Схема размещения соосно расположенных каналов
Схема распределения частиц смешиваемых материалов по сечению потока («идеальная») Несмотря на это, такой «идеальный» вариант практически недостижим, по причине того, что в реальных условиях структура и ширина потоков для разных материалов отличаются. дисперсные потоки материалов, 3 и 4 схематичное изображение кривых распределения числа частиц по углам рассеивания, 5- зона эффективного смешивания, 6 и 7 – каналы (расположены коаксиально)
Схема взаимодействия сыпучих материалов в разреженных потоках при распыливании каналами соосного типа Представленная на рисунке 3.11 схема относится к наиболее распространенному случаю наложения двух расширяющихся потоков. Потоки имеют неодинаковую ширину и различные распределения числа частиц по углу рассеивания. В этом случае однородная смесь формируется только в центральной части (заштрихованные участки). Присутствие участков с существенно отличающимися концентрациями частиц снижает однородность получаемой смеси. С целью получения однородной смеси по всему сечению пересекающихся потоков необходимо выполнить следующие условия: - ширина потоков должна быть одинакова; - параметры распределения частиц близки. С целью получения одинаковой ширины потоков в зоне отбора смеси предложено изготовить соосные каналы разной длины. При этом канал, сообщающийся с камерой материала, имеющего больший угол раскрытия потока, необходимо выполнить длиннее длину (рисунок 3.12). В этом случае в зоне перекрытия можно получить потоки одинаковой ширины
Получение дифференциальных функций распределения числа капель вязкой жидкости по углам рассеивания и размерам
Разработаны новые способы формирования потоков с равномерным распределением объемной плотности частиц, основанные на преобразовании расширяющихся дисперсных потоков при помощи экранов и отбойных элементов. 2. Составлена методика определения основных параметров устройств для выравнивания концентрации частиц по сечению потока. 3. Предложены конструкции новых распылителей позволяющих получать потоки с равномерным распределением капель без использования «выравнивающих» приспособлений. 4. С использованием разработанного математического описания процессов формирования, движения и взаимодействия дисперсных потоков, и учетом типа процесса переработки разработана инженерная методика и порядок расчета аппаратов, работающих на принципе взаимодействия струйных потоков и составлена блок-схема. 5. На основе составленной методики расчета основных конструктивных и режимных параметров приведены примеры расчета аппаратов для смешения сыпучих сред, ударного измельчения. 6. Результаты вычислений показывают, что использование новых конструкций смесителей при получении формовочных смесей удается снизить значение коэффициента неоднородности на 2-3%. 7. Данные расчета параметров центробежно-ударного измельчителя с модернизированной конструкцией ускорителя показывают, что имеет место снижение среднего размера частиц измельченного материала на 5-10%. 210
Основные выводы и результаты работы:
С использованием вероятностного подхода впервые разработан общий метод математического описания процессов образования, движения и взаимодействия дисперсных потоков частиц различной природы. Получены выражения для дифференциальных функций распределения числа частиц по углам рассеивания и размерам, позволяющие оценить структуру и форму потоков.
Теоретические и опытные исследования по ударному взаимодействию позволили разработать методику оценки параметров частиц в отраженных потоках при взаимодействии с отбойниками (преградами) различных типов. Установлено влияние параметров набегающего потока, формы отбойного органа и коэффициента отражения частиц на характеристики отраженного потока и показано, что использование криволинейных отбойных органов позволяет формировать потоки с требуемыми параметрами распределения.
Проведенные теоретические и опытные исследования по ударному взаимодействию разреженных потоков суспензий подтвердили возможность применения данного метода для грубого разделения на твердую и жидкую фазы. Установлено, что основное влияние на степень разделения оказывают скорость столкновения, угол наклона отбойного элемента и коэффициент отражения твердых частиц. Экспериментально подтверждены теоретические выводы о том, что применение предложенного метода обеспечивает увеличение производительности процесса разделения и снижение интенсивности износа рабочих органов.
Впервые предложено разделить изучение процессов движения и взаимодействия дисперсных потоков и частиц на микро- и макроуровнях с подробным рассмотрением их взаимного влияния и оценки.
С позиций вероятностного подхода разработан метод определения коэффициента неоднородности смеси в аппаратах, работающих на принципе наложения струйных потоков. Выполненные экспериментальные исследования по смешению сыпучих материалов подтвердили полученные теоретические зависимости.
Разработан метод смешивания сыпучих сред, частицы которых отличаются по размерам, форме и плотности, основанный на наложении дисперсных потоков с одинаковыми параметрами распределений числа частиц по сечению потока. Исследованиями влияния физико-механических свойств материалов на однородность смеси показано, что применение данного метода позволяет получать конечные продукты с коэффициентом неоднородности 4-5%.
На принципе взаимодействия струйных потоков предложен новый способ введения частиц вязкой жидкости в дисперсный материал, позволяющий снизить продолжительность процесса на 30-40%. Предложен метод оценки средних характеристик капель распыленной жидкости и показано, что основное влияние на размер частиц оказывают скорость истечения из распылителя и величина соплового зазора.
Теоретические исследования, касающиеся особенностей ударного измельчения неоднородных материалов, позволили разработать методику оценки степени измельчения и параметров износа рабочих органов в струйных мельницах центробежно-ударного типа. Сравнительные исследования основных положений математической модели ударного взаимодействия материала с отбойными элементами с данными промышленных испытаний на мельнице «Титан М-125» показали, что расхождение во всем диапазоне исследуемых параметров не превышает 10%. Предложен метод модернизации быстроизнашиваемых деталей, обеспечивающий повышение эффективности измельчения и снижение интенсивности износа.
На основе цикла теоретико-экспериментальных и опытно-промышленных исследований созданы новые типы аппаратов для основных процессов переработки дисперсных материалов на принципе взаимодействия предварительно сформированных определенным образом дисперсных систем.
Для практической реализации вышеописанных в работе математических описаний процессов предложены общие способы расчёта основных параметров оборудования, работающего на принципе взаимодействия расширяющихся дисперсных потоков. Составлена блок-схема и приведены примеры расчетов процессов смешения, измельчения в исследованных типах аппаратов.
Разработанные конструкции оборудования находят использование для приготовления формовочных смесей в литейном производстве ЗАО «ЯРПОЛИМЕРМАШ-ТАТНЕФТЬ», для измельчения асфальтового гранулята на ОАО АБЗ-4 «Капотня» г. Москва и равномерном орошении удобрениями сельскохозяйственных культур на ООО «Некрасовские овощи» г. Ярославль.
