VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Проведено исследование поведения частиц углеродного наноматериала «Таунит» при соприкосновении их с рабочей поверхностью лопасти, что необходимо учитывать в процессах смешивания в смесителях с вращающимися рабочими органами традиционных конструкций[1,2,3] и новых типах оборудования. Исследование физико-механических свойств данных материалов позволяет наиболее точно осуществить моделирование процесса смешивания или дозирования и прогнозировать требуемое качество смеси[4,5].

Наблюдалось поведение частиц исследуемого материала в слое модельных материалов: порошкообразного материала (строительная смесь для затирки швов Unis); мелкозернистых материалов(соль поваренная и пшено). Использовалась плоская модель движения лопасти в слое сыпучего материала, на рабочей поверхности которой отдельным слоем размещался наноматериал[6]. Использовалось два вида лопастей прямоугольной формы: стальные лопасти и из прозрачного пластика, что позволило исследовать поведение частиц непосредственно на рабочей поверхности.

Рис. 1. Экспериментальная установка

Лопасти размещались у одного края емкости экспериментальной установки прижимаясь к ее стенке(рис. 2) моделируя тем самым вращение рабочего органа в лопастном смесителе в крайних рядах вдоль смесителя у торцевых стенок реакционной камеры смешивания, а также посередине емкости, моделируя остальные рабочие органы лопастного смесителя(рис.3). В обоих случаях вначале движения лопасти в слое сыпучего материала частицы углеродного наноматериала уплотняются, под действием частиц модельного материала перемещались вверх по лопасти(рис.3,б). Перед лопастью образуется силовое поле и происходит проникновение частиц модельного материала внутрь уплотненного слоя частиц исследуемого материала. Скорость проникновения зависит от плотности модельного материала. Скольжение частиц по рабочей поверхности лопасти наблюдается при увеличении углов ее атаки и также зависит от плотности модельного материала(рис. 2,б и рис. 3,а).

Рис. 2. Локализация частиц углеродного наноматериала перед лопастью при наличии стенки справа: а) пшено; б) строительная смесь.

Рис. 3. Локализация частиц углеродного наноматериала перед лопастью при отсутствии стенки справа: а) пшено; б) соль.

Проникновение частиц модельного материала происходит заметно активнее при наличии стенки с полным замещением наноразмерных частиц на определенной части рабочей поверхности(рис.2).

В случае модернизации традиционных лопастных смесителей для приготовления смесей сыпучих материалов с добавлением наноразмерных частиц необходимо использовать комплексных подход с учетом особенностей их поведения непосредственно в процессе смешивания и при дозировании исходных компонентов[7,8].

Список литературы

1. Макаров Ю. И. Аппараты для смешивания сыпучих материалов / Ю. И. Макаров. — М.: Машиностроение, 1973. — 216 с.

2. Першин В. Ф. Конструирование смесителей сыпучих материалов, обеспечивающих стабильный уровень качества смеси / В.Ф. Першин, М.М. Свиридов // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 1999.-№8.- С.13-15.

3. Селиванов Ю.Т. Некоторые аспекты практического использования циркуляционных смесителей сыпучих материалов / Ю.Т. Селиванов, В.Ф. Першин // Химическая промышленность сегодня. 2011. №2. С. 51-56.

4. Ди Дженнаро А.И., Першина С.В., Першин В.Ф. Определение коэффициента внутреннего трения сыпучих материалов при различных значениях плотности // Вопросы современной науки и практики. Ун-т им. В.И. Вернадского. – 2011. - №3. – С. 366-368.

5. Дурнев А.С., Першин В.Ф. Измерение статического и кинематического коэффициентов внешнего трения сыпучих материалов // Вопросы современной науки и практики. Ун-т им. В.И. Вернадского. – 2013. - №4(47). – С. 152-157.

6. Дёмин О.В., Першин В.Ф., Пасько А.А. Моделирование движения пластины в сыпучем материале // Вестник Тамбовского государственного технического университета. 2002. Т. 8. №3. С. 444-449.

7. Першина С.В. Способ непрерывного весового дозирования сыпучего материала ленточным дозатором и устройство для его осуществления / С.В. Першина,С.А Егоров, А.И. Ди Дженнаро, В.Г. Однолько, А.А. Осипов, В.Ф. Першин, П.М. Явник // Патент на изобретение RUS 2504741 23.04.2012.

8. Першина С.В. Устройство для непрерывного двухстадийного дозирования углеродных наноматериалов / Першина С.В., Ди Д.А.И., Однолько В.Г., Осипов А.А., Першин В.Ф., Явник П.М.патент на полезную модель RUS 113353 24.06.2011.