VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Для получения высококачественных смесей с малым содержанием ключевых компонентов разработан целый ряд конструкций смесителей. Ключевыми являются более тяжелые и/или более плотные смешиваемые компоненты. Наиболее перспективным, на наш взгляд, является циркуляционный смеситель непрерывного действия с упорядоченной загрузкой компонентов [1]. Проведение смешивания с использованием этой конструкции позволяет, но не гарантирует получение положительного результата без обеспечения определенных режимов работы.

Математическая модель [2, 3] для случая приготовления трехкомпонентной смеси, позволяет, в результате целенаправленной корректировки характера организации загрузки наиболее склонного к сегрегации ключевого компонента, рассчитать время начала загрузки его в смеситель, что приводит к совпадению во времени оптимального распределения по объему смеси обоих ключевых компонентов. Вместе с этим, если длительность проведения процесса, совпадающая со временем загрузки в смеситель менее склонного к сегрегации ключевого компонента, рассчитана по математической модели правильно, качество готовой смеси повысится.

При использовании послойной или ячеечной математической модели на базе марковских цепей [2, 3] в поперечном сечении барабанного смесителя вначале циркуляционный контур, образованный смешиваемыми компонентами, разбивается на подслои [1]. Объемы подслоев при продвижении от обечайки барабанного смесителя к центру циркуляции убывают. Расчеты по модели показывают, что при равномерной и непрерывной загрузке ключевых компонентов структура распределения ключевых компонентов по подслоям циркуляционного контура будет неравномерной. В различных зонах циркуляционного контура наблюдается повышенное или пониженное содержание ключевых компонентов. Причем в общем случае ширина этих зон, соответствующая различному количеству подслоев, не одинакова. В случае разбиения периода загрузки на три или более неравных участка, причем границы участков проходят в точках перехода концентрации ключевого компонента от повышенной к пониженной и/или от пониженной к повышенной по сравнению с заданной концентрацией, можно добиться полного совпадения периодов повышенной или пониженной интенсивности загрузки с зонами повышенного или пониженного содержания ключевых компонентов.

Результаты натурных и численных экспериментов [4] показывают, что при целенаправленном изменении интенсивности подачи ключевых компонентов в различные зоны смесителя качество готовой смеси может быть повышено как минимум на 20%. Диапазон изменения интенсивности подачи незначителен и не превышает плюс-минус 8%.

Подобный метод приближения условий проведения процесса к оптимальным может быть использован и для других типов циркуляционных смесителей, таких как: -образный, "пьяная бочка", биконический, ленточный и одновальный лопастной. Это связано с тем, что предложенная математическая модель [2] может быть использована при описании процесса непрерывного смешивания в циркуляционных смесителях других типов, поскольку в ней учитываются только общие закономерности движения компонентов, как в продольном, так и в поперечном сечениях смесителя.

Предложенный метод оптимизации процесса приготовления многокомпонентных смесей за счет целенаправленного изменения характера загрузки ключевых компонентов может быть использован как при модернизации действующего, так и разработке нового смесительного оборудования [4].

Список литературы:

1. Селиванов Ю.Т., Першин В.Ф. Расчет и проектирование циркуляционных смесителей сыпучих материалов без внутренних перемешивающих устройств. // М.: Машиностроение-1, 2004, 120 с.

2. Першин В.Ф., Селиванов Ю.Т. Моделирование процесса смешивания сыпучих материалов в циркуляционных смесителях непрерывного действия. // Теор. основы хим. технологии. 2003. Т. 37. № 6. С. 629-635.

3. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2002612031 РФ. Оптимизация процесса смешивания сыпучих материалов в барабанных смесителях непрерывного действия (смешивание в барабанном смесителе). Селиванов Ю.Т., Першин В.Ф., Орлов А.В. Зарегистрировано 03.12.2002.

4. Селиванов Ю.Т., Поляков Б.Е. Формирование регламента загрузки ключевых компонентов в циркуляционные смесители. // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2014. № 6. С. 16-20.