автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.09, диссертация на тему:Методы расчета и новые конструкции машин барабанного типа для переработки сыпучих материалов

МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ХИМИЧЕСКОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ

с Л

На правах руког

-.1 I - ■■

ПЕРШИН ВЛАДИМИР ФЕДОРОВИЧ

МЕТОДЫ РАСЧЕТА И НОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ МАШИН БАРАБАННОГО ТИПА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ СЫПУЧИХ

МАТЕРИАЛОВ

05.04.09. - Машины и агрегаты нефтеперерабатывающих и химических производств

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва - 1994

Работа выполнена в Тамбовском государственном техническом университете

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Макаров Юрий Иванович, доктор технических наук, профессор Чувпило Альберт Владимирович, доктор технических наук, профессор Сулименко Лев Михайлович

Ведущая организация-НПО Ш^ШШАШ

Зашита диссертации.состоится '20" октября 1994 в 14 час на заседании специализированного совета по защите докторских диссертаций (Д 063.44.01.) при Московской государственной академии химического машиностроения по адресу: 107884., Москва, Б-66, ул. Старая Басманная,,21/4. 6УД.Л 27

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии.

Автореферат разослан "14 » сентября 1994 -Ученый секретарь

специализированного совета A.C. Тимонии

- 1 -

ОНПАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность_проблемы. В химической и смежных отраслях промышленности для переработки сыпучих материалов широко используются машины и аппараты, основным рабочим органом которых является вращпщийся барабан. Это смесители, гранулято-ры, реакторы, грохоты, сушилки, питатели и т.д.

Основными преимуществами машин данного типа являются: высокая единичная производительность; простота конструкции; динамическая уравновешенность; возможность реализации как периодических, так и . непрерывных процессов; широкий диапазон обрабатываемых материалов с различными физико-механическими свойствами; высокая надекность конструкции; возможность совмещения в одном барабане нескольких технологических процессов; возможность полной механизации и автоматизации.

В то же время машины и аппараты барабанного типа не лишены и ряда существенных недостатков: большая металлоемкость; недостаточная долговечность отдельных узлов и деталей, например, опорных роликов и бандажей; сравнительно низкая интенсивность ряда технологических процессов, реализуемых в барабане; невысокое качество готового продукта при грануляции и грохочении; нестабильное качество смеси при смешивании компонентов, отличающихся размерами частиц и плотностями.

Исследования, проведенные в области совершенствования" конструкций машин и аппаратов барабанного типа, касаются в основном конкретных технологических процессов, что не позволяет выявить общие закономерности переработки сыпучих материалов во вращакщахся барабанах и взаимное влияние отдельных процессов, которые независимо от основного происходят в рабочем объеме, например, сегрегация гранул по размере!: и их рост в грануляторе окатывания.

Для дальнейшего совершенствования машин п аппаратов барабанного типа необходимо с" единых позиций рассмотреть движение и распределение полидисперсного материала • в рабочем объеме, поскольку именно они во многом определяют интенсивность и эффективность процессов, реализуемых во вращающемся барабане.

Работа выполнялась в соответствии с Координационным .7-7--=-::>м АН СССР по направлению "Теоретические основы хими-

ческой технологии" шифр 2.27.4. и отраслевыми планами Минхим-маша и Минхимпрома.

научное обоснование расчета и конструирования машин и аппаратов барабанного типа для переработки сыпучих материалов. Достижение этой цели связано с рассмотрением и описанием с единых позиций-движения полидисперсного материала во вращающихся барабанах; созданием математического описания процессов, происходящих в них с учетом влияния смешивания и сегрегации частиц разного размера и плотности; разработкой методов расчета промышленных машин и аппаратов; совершенствованием их конструкций с учетом специфических особенностей процессов и свойств обрабатываемой среды.

Новизна_на2тащ_рез2Льтатов_£аботы.

Разработан обобщенный подход к описанию движения сыпучего материала во вращающемся барабане, базирующийся на гипотезе о том, что система, представляющая собой совокупность частиц, неподвижных относительно обечайки барабана, стремится, а при установившемся циркуляционном движении достигает такого состояния, при котором ее потенциальная внергия постоянна и равна потенциальной энергии всех частиц.в остановленном барабане.

В рамках этого полгода теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены новые методы расчета машин и аппаратов барабанного типа с учетом сегрегации частиц по размерам и плотностям, а также разработаны новые способы и устройства для определения физико-механических характеристик сыпучих материалов (СМ). • Наиболее важными результатами, обладающими научной новизной, являются:

-метод расчета движения сыпучего материала во вращающемся барабане, базирующийся на гипотезе о постоянстве потенциальной энергии системы, и его экспериментальное подтверждение; -физическая модель и математическое описание процесса смешивания-сегрегации при циркуляционном движении; -модели и'методики расчета процессов грануляции и грохочения полидисперсного материала в машинах барабанного типа с учетом сегрегации частиц;

-метод расчета движения СМ в барабанах с лопастной насадкой, учитывающий неравномерное распределение частиц в веере, на

основе которого разработаны методики расчета барабанных сушилок и дозаторов с применением ЭВМ;

-методики исследования процессов движения, смешивания, гранулирования и грохочения полидисперсных материалов, послужившие основой для создания новых конструкций машин; -способы и устройства для экспериментальных исследований процессов смешивания, грануляция в грохочения СМ в гладких вращающихся барабанах, а также распределения СМ в барабанах с лопастной насадкой;

-способы и устройства для определения физико-механических характеристик СМ;

-методика составления схем прочностного расчета элементов машин барабанного типа с учетом несимметричности нагрузки.

Автор защищает;

1. Метод описания движения сыпучего материала в поперечном сечении гладкого вращающегося барабана, базирующийся на гипотезе о постоянстве потенциальной энергии системы и его экспериментальное подтверждение. '

2. Способы и устройства для определения физико-мохани-ческнх характеристик СИ.

3- Способы и устройства для экспериментальных исследований процессов смешивания, гранулирования и грохочения СМ в гладких вращащихся барабанах, а также распределения СМ в Са-; рзбанах с лопастной насадкой.

4. Математические модели, методики расчета и результаты экспериментальных исследований процессов сэреработки полидас-персных материалов в гладких вращащихся барабанах; смешивания кошонентов; гранулирования методом окатывания и грохочения с учетом сегрегации частиц по размерам и плотностям.

5. Математическое описание, методику расчета и результаты экспериментальных исследований процесса движения СМ в барабане с лопастной насадкой с учетом неравномерного распределения частиц по высоте и ширине веера.

6. Методику составления схем прочностного расчета опорных роликов и бандакей машин барабанного типа с учетом несимметричности нагрузки.

7. Способы и устройства для реализации процессов переработки сыпучих материалов, разработанные на основе проведен-

ных исследований.

Практэтеск^_ценность_пре^тавляют :

результаты теоретических и экспериментальных исследований процессов движения, смешивания, гранулирования и грохочения с учетом сегрегации полидисперсного сыпучего материала по размерам И плотностям частиц и рекомендации по их интенсификации;

методики и алгоритмы расчета основных геометрических и режимных, параметров барабанных смесителей, грохотов, грануля-торов, сушилок и дозаторов, реализованные в виде математического и програмного обеспечения;

разработанное и внедренное в народное хозяйство оборудование для смешивания, гранулирования, сушки и дозирования СМ.

Годовой аконоыический аффект от внедрения новых разработок составляет 540 тыс. руб. (в ценах 1989 года). Апробация_работы:

Основные положения диссертации и результаты исследова- . ний докладывались: на третьей и четвертой конференциях "Механика сыпучих материалов" (Одесса, 1975, 1980 ); на Второй и Пятой Всесоюзной научно-технической конференции "Молодые исследователи и конструкторы - химическому машиностроению" (Се-веродонецк, 1979, 1986 ); на Всесоюзном совещании "Современные методы гранулирования и капсулирования удобрений" (Москва, 1983); на Всесоюзной конференции "Процессы и аппараты для микробиологических производств - Биомеханика - 86" (Грозный, 1986 ); Еа Всесоюзном совещании "Технология сыпучих материа-лов-Химтехника-86"'(Белгород, 1986 );'на Всесоюзной конференции "Применение аппаратов порошковой технологии и процессов термосинтеза в народном хозяйстве" (Томск, 1987 ): на Восьмой Всесоюзной конференции "Новые технологические процессы и оборудование для производства электрических машин малой мощности" (Тбилиси, 1S87 ); на девятом, десятом и одиннадцатом Международных конгрессах CHISA (Прага, 1987, 1990,1993 ). * СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во_введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована ее цель, указаны научная новизна и- практическая значимость, а также основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе приводится анализ .использования машин барабанного типа для реализации различных технологических процессов по переработке СМ, методов определения физико-механических характеристик втих материалов и сделан выбор направления исследований.

В настоящее время трудно назвать отрасль промышленности, в которой не используются машины, главным рабочим органом которых является горизонтальный или наклоненный под небольшим углом к горизонту врашапцийся барабан. Разнообразны, как технологическое назначение машин барабанного типа, так и размеры. От грохотов, в' которых реализуется чисто механический процесс, до реакторов, где проводятся тепло- и иассообменные процессы, химические и биологические превращения, и от смесителей

з

с объемом барабана менее 1м до цементных печей с диаметром барабана до 7,5 м и длиной свыше 200 м. Однако, несмотря на такое различие, все эти машины относятся к одному классу. Общими признаками являются однотипность конструкции, объект переработка-сыпучий материал и общие закономерности движения этого материала. -•

Машины барабанного типа обычно, клзсст^идаруит, в первую очередь, по виду г<"?лизуемых технологических процессов, непрерывности или периодичности работы, способ? тепло- и массопере-носа и рассматривают как один из типов оборудования, применяемый в конкретной отрасли промышленности доя реализации определенного процесса, например, гранулировался. Такой узкий подход к машинам барабанного типа не позволил создать единую классификацию, которая необходима для разработки общих методик расчета и может быть использована для синтеза новых конструкций.

В работе приведена подробная классифпсгцюз мядан барабанного типа по следующим признакам: по наличию внутренних уст- -ройств; по виду внутренних устройств; по схеме движения материала; по типу привода; по конструкции узлов загрузки и выгрузки; по числу опорных станций; по способу крепления упорных роликов; по числу шорных роликов; по способу крепления вен-цового колеса; по способу крепления бандага; по направлению движения СМ и обрабатывающего агента; по типу установка; по технологическому назначению; по агрегатному состоянию обраба-

тыванцих агентов.

Основнш объектом переработки в машинах барабанного типа является сыпучий материал. Проблемы, связанные с переработкой СМ, определяются неоднозначностью влияния физико-механических характеристик этих материалов на характер движения во многом определяющий интенсивность реализуемых процессов. Специалисты считают, что размер и форма частиц являются наиболее фундаментальными характеристиками СМ и относят их к так называемымГпёрвШгным - свойствам. Однако, на практике при описании движения СМ используются характеристики второго порядка: углы естественного откоса и обрушения, тренця скольжения, внутреннего трения и так далее. Выбор характеристик в основном определяется выбором подхода к описанию движения. В настоящей работе при описании поведения СМ во вращающемся 'барабане использованы углы и коэффициенты трения движения и покоя. Коэффициенты трения движения и покоя сыпучего материала являются комплексными величинами, характеризующими свойства частиц, включая влияние соударений между отдельными частицами в процессе их движения. Численно коэффициент трения движения равен тангенсу угла наклона открытой- поверхности СМ к горизонту, при котором происходит переход частиц СМ от состояния движения к состоянию покоя, а коэффициент трения покоя - тангенсу угла, при котором происходит переход от цокоя к движению.

Разработаны й внедрены устройства и методики определения углов трения движения и покоя СМ.

Анализ литературных данных показывает, что процессы переработки СМ во вращающихся барабанах следует рассматривать как сложные физико-механические системы ($ЫС). Такой подход позволил рассмотреть проблему, начиная с движения частиц в сложном поле гравитационных и центробежных сил и кончая расчетом опти-. мальных геометрических и режимных параметров машин барабанного .типа для реализации различных технологических процессов, в ре-зульЕате' анализа специфики различных технологических процессов установлено, что существенное влияние на процесс, реализуемый в барабане, оказывают характер движения СМ и сегрегация частиц по размерам и удельным плотностям. Исходя из этого, при разработке единых методик расчета и конструирования машин и аппа-

: - 7 - ;■

ратов барабанного типа представляется целесообразный использование следующей последовательности расчета} .

1. Расчет параметров движения сыпучего материала в гладком вращающемся барабане или в барабане с внутренними устройствами;

2. Расчет процессов смешивания и сегрегации частиц;

3. Расчет основного процесса; - -

4. Оптимизация режимных и геометрических параметров.

Смешивание и сегрегация зависят не только от свойств СМ,. во и от режимных и геометрических параметров, а также от конструкции барабана.

Поскольку, практически всегда переработке подлежат полидисперсные , материалы, то независимо от специфики основного процесса, реализуемого в барабане,, наибольшие успехи могут быть достигнуты на пути создания методов расчета процесса сегрегации и учета его влияния йа основной процесс. В свою очередь процесс сегрегации зависит от физико-механических свойств сыпучих материалов.и характера их движения во вращающемся барабане. • '

Вторая глава посвящена теоретическим и экспериментальным исследованиям движения СМ во вращавдемся барабане, основное внимание уделено циркуляционному движению СМ в гладком барабане и движению в барабане с лопастной насадкой, как наиболее часто встречающимся на практике. Обычно циркуляционный режим движения устойчиво существует при угловных скоростях

вращения барабана (0,05 7 0,5)Щ__, где а - критическая угло-

кр кр

вая скорость, при которой частица начинает вращаться вместе с обечайкой барабана."

При циркуляционном движении весь материал в поперечном сечении барабана (рис. '1) можно разделить на поднимающийся (зона АСВМ) и скатывающийся (зона АСВЛ) слои. Линия АСЗ-гра-ница раздела слоев. Точка С -центр циркуляции, вокруг которого сыпучий материал движется по замкнутому контуру. На участке АС происходит переход частиц из поднимающегося слоя в скатывающийся, а на участке СВ наоборот, из скатывающегося в поднимающийся. В поднимающемся слое частицы движутся по концентрическим окружностям о центром на оси вращения барабана и й угловыми скоростями, равными, угловой скорости вращения барабана.

.. -е-.

Исследования движения СМ проводились на лабораторной установке с прозрачной торцовой стенкой, что позволяло осуществлять не только визуальное наблюдение за процессом движения, но и проводить фото- и киносъемку.

Качественный анализ процесса движения СМ в поперечном сечении гладкого вращающегося барабана позволил сделать следующие выводы:

-после.прекращения вращения барабана СЫ принимает форму сегмента, причем открытая -поверхность наклонена к горизонту под углом трения движения;

- переход СМ от покоя к движению и наоборот.определяется равновесием отдельных частиц на открытой поверхности сегмента материала;

-в поперечном сечении вращаюдегося барабана материал образует ' замкнутый поток вокруг центра 1щжуляции и состоит из поднимающегося и скатывающегося слоев;

-граница раздела слоев несимметрична относительно центра циркуляции, причем с увеличением угловой скорости вращения барабана верхний участок границы укорачивается, а нижний -удлиняется, зачетно искривляясь при игом;

-с увеличением угловой скорости вращения объем материала, находящегося в поднимающемся слое'уменьшается, а высота подъема его центра тяжести увеличивается.

Последний вывод послужил основанием для выдвижения гипотезы о постоянстве потенциальной энергии СМ, находящегося в поднимающемся слое.

Гипотеза сформулирована в следующем виде: в превалирующем поле гравитационных сил система, представляющая собой совокупность частиц, находящихся во вращающемся сэрабане, стремится, а при установившемся режиме движения достигает такого состояния, при котором потенциальная-енергия совокупности частиц, неподвикних относительно обечайки барабана, постоянна и равна потенциальной вйергии - системы-'после прекращения вращения. На основе ^^¡ай-'гтб^ёзы'разрабо^ён ;обобщенней энергетический ^подход';к~йиёагйт-дййа!енйя • $*' во'-'врвщающё'мся 'барабане. Приме-1 ниТёМно ; гладкому ^барабану -за" "нулевой'¡уровень", относйтель-•'•но'кото^го'рассчитыналаеь пбтеш^иальйая-^нергия-'ёистемы, бы-'';ла-принята'" линия, -проведенная 'через -центр ~тй'йё'ёти -ее'Нибйта..-'СМ,

открытая поверхность которого горизонтальна. Это положение соответствует теоретическому минимуму-потенциальной энергии системы. Если барабан привести во вращение, а затем остановить, то СМ прекратит движение и образует сегмент, сткрытая поверхность которого наклонена к горизонту под углом трения движения, а потенциальная энергия системы будет равна реальному минимум П , . Согласно выдвинутой гипотезы при различ-

rein

huí угловых скоростях вращения барабана, при установившемся режиме, выполняется равенство:

где М(~ масса СМ, находящегося в поднимающемся слое при угловой скорости в i

hj-высота подъема центра тяжести поднимающегося слоя относительно "нулевого уровня".

Экспериментально установлено, что при установившемся движении верхний участок (1С) границы раздела слоев представляет собой прямую линию, нижний-(ОВ)-удовлетворительно описывается уравнением: " '

у -(2Rein5 в In (5 -5 ))xf/(2Rein6 сов(5 -С )~RBin6 )2. (1)

1 tJ Oil о О 1 ,2

Аналитическое описание границы раздела слоев позволило определить площадь (Sn) СМ, находящегося в поднимаицемся слое, координаты его центра тяжести (у*,х+) и значение потенциальной энергии системы (Пп) относительно "нулевого уровня": ;

nn=I£^g(4RBin\/3(25o-sin25o)+y'''). (2)

Реальный минимум потенциальной энергии для данной системы (П ¡ ) равен:

П ™ =0,5LpgRa<25 -sin25 )(4Rsin3S /3<25 -в1л25 ))(.1-OOSa ) (3)

mln 'о о о а о . д

После подстановки в уравнение (2) аналитических выражений для S„ и у+, с учетом равенства П=П . получено трансцендентное

П ( и и1п

уравнение относительно 5 ¡ которое было решено численным методом. Уравнения для определения координат центра циркуляции o¡a, • R и толщины скатывающегося слоя имеют следующий вид:

а «а,.+5 - 5: R =Rcos5,; (4)

с ш о I с 1

C№=ROOS(5 -RcosS /cos(5 -5 ).

1 о о 1

Уравнение движения частицы скатывающегося слоя (рис.1 ) было рассмотрено в следующем виде:

Xjin+í mgcoso¡c-mgsinac=0. (5)

Последовательным интегрированием (5) получены выражения для

- 10 -■

определения скорости движения частицы и пройденного ею пути:

X1=(gsinao-r9gcosao)t + Ct; (6)

X =0,5(gslnof -í goosot )t2+C,t+C . (7)

1 09 с 12

Постоянные интегрирования Ct и C2 были найдены при следую-юп гршшчншс условиях:

X^O^-üñj

Х~(0) = (Н2-Р,г'Б-(Rf -R 2)0,Е,

1 с lo

где FU- радиус, на котором находилась частица в момент перехода из поднимающегося слоя в скатывающийся.

Получены также аналитические зависимости для определения: времени прэоцвашя частиц в поднимающемся и скатывающемся слоях: времени.движения частицы на участках разгона и тор-uosreHj*я; максимальной скорости движения частицы в скатывающемся слое.

Зависимость для расчета длины пути частицы в скатывающемся слое (Ь^^) получена с учетом результатов исследований Гусева Ю.И. в следующем виде;

X . 3 0,Е а 2 2 О,Б

L .= S (1+(yi) ) dx + (R - R oos 5 ) (8)

oi Q i 1

В работе рассмотрена природа разрыхления СМ при движении в скатывающемся слое и получены зависимости для расчета численных значений коэффициентов разрыхления.

На основе енергетического подхода 'разработана- методика определения границ мезду различными регзшамп движения СМ в гладком вращающемся барабане.

Проверка полученных зависимостей с использованием фотосъемки и скоростной киносъемки проведена на лабораторной установке с диаметром барабана 0,3; 0,5; 0,6; 1,0 м при угловых скоростях вращения в диапазоне (0,05-0,5)ü__.

кр

При описании даизения СМ в барабанах с лопастной насадкой особое внимание было уделено двум вопросам: -движению СМ на лопасти;

-неравномерюсти распределения частиц в веере материала, падающего с ^опастей. «

Зависимости для описания движения СМ на лопасти были получены на базе энергетического подхода.

Площадь поверхности веера (SB), которая необходима при проведении расчетов по тепло-и массообмену, определялась слэ-

дующим выражением:

Б =Ьл(«,(х.у)<Ш-«_(х,у)<11.), (9)

в ° ив1 иГ

где *1 (т.,у) и у)- уравнения, описывающие соответственно верни® (ЪВ) и нижнюю (1Д) границы веера.

Уравнение движения частицы на лопасти, а также зависимости для определения скорости и пройденого путл были получены в том же виде, что и для частиц скатывающегося слоя в гладком барабане (5,6,7), но постоянные интегрирования С и Са были найдены при других граничных условиях: Х1(0)=ЦН1сов(91-а), Х^О^О.

Получены зависимости для определения профиля скоростей частиц ,в момент отрыва от лопасти по толщине скатывающегося слоя. Движение частиц после отрыва от. лопасти было рассмотрено как свободное- падение тела в гравитационном поле с некоторой начальной скоростью. При выводе уравнений, описывающих границы веера, в отличие от используемых ранее методик, учитывался тот факт, что во время падения частиц лопасть постоянно изменяет свое положение, разрыхление СМ в веерэ предложено характеризовать коэффициентом разрыхления К, который численно равен отношению объема 7„, который занимает СИ массой М в веере, к объему 7П, занижаемому такой ке массой СМ на лопасти. Получены аналитические зависимости для расчета коэффициентов разрыхления по ширине и высоте веера.

В_третьей_гдаве_приводятся результаты теоретико-экспериментальных исследования процессов смешив: .:я и сегрегации.

При движении СМ во вращающемся барабане независимо от основного технологического процесса, реализуемого в нем, происходит смешивание н сегрегация, т.е. разделение частиц, отличающихся мезду собой по размерам ш плотнеете,!. Юленно от смешивания и сегрегации во многом зависят интенсивность и эффективность основного процесса.

Процесс смешивания рассмотрен как слезная физико-механическая система (5мс). При этом были наделены два урсепя иерар- . хии физико-механических эффектов и.явлений: первый уровень - в локальном обьез-гэ;

второй уровень - в объеме всего барабана.

При построении математического описания на втором уровне иерархической структуры ФМС наиболее эффективным является математический аппарат случайных марковских процессов, который для смесителей был разработан Ю.И. Макаровым.

В диссертации дан подробный анализ второго уровня иерархии с учетом специфики барабанных смесителей. Показано, что смешивание материалов в поперечном сечении гладкого вращающегося барабанпроисходит за счет радиального и углового перемещения частиц относительно друг друга. В скатывающемся слое реализуются одновременно оба механизма смешения, поэтому они могут как усиливать друг друга, так и ослаблять. Кроме этого, при движении в скатывающемся слое частицы .соударяются 'друг с другом, и их траектории изменяются. Соударения имеют случайный характер. Учитывая вышесказанное, процесс смешения сыпучих материалов в поперечном сечении барабана был рассмотрен как де-терминированно-стохаетический. Если частицы смешиваемых компонентов отличаются по размерам или плотностям, то в результате длительного вращения барабана более мелкие или тяжелые частицы сконцентрируются вокруг.центра циркуляции независимо от того, как первоначально были загружены компоненты, т.е. произойдет сегрегация частиц по размерам или по плотностям материалов, из которых они состоят. Таким.образом, для более тяжелых и более мелких частиц вероятности перехода в подслои, находящиеся ближе к центру циркуляции, будут больше, чем в подслои, находящиеся у обечайки барабана.

Для случая барабанного смесителя, учитывая, что одновременно не весь материал участвует в процессе смешения, а только тот, который находится в данный момент времени в скатывающемся слое, нами был использован наиболее простой, первый вид марковских процессов, дискретных в пространстве е во времени.

Пусть поднимающийся и скатывающийся слои состоят из п подслоев равной объемной производительности, а каждый подслой-;;з элементарных объемов VI (1-номер подслоя). Принято, что за один оборот вокруг центра циркуляции частица может перейти только в близлежащий верхний или нижний элементарный сбъем. Именно за счет етих переходов осуществляется перемещение частиц в радиальном направления. Угловое смещение происходит за

■ - 13 -

счет того, что число элементарных оСьекаа в каздоы подслое различно, и слои "проскальзывают и один относительно другого. Следует отметать, что проскальзшание происходит только прн скатывании, равно как и переход из одного влементарного объема в другой.

Пусть система состоит из К элементарных объемов. Состояние системы после т-го перехода определим вектором состояния Е(е), координаты'которого равны вероятностям нахождения ключевого ксглпонента в элементарных объемах послэ пьго перехода. Вектор Е(ш) можно определить, используя соотношения: Е(1)=2(0)Р^

Е(2)=Е(1)Ра (10)

Е(т)=Е(п-1)Р ,

В

где Р^-матрицэ переходных вероятностей, соответствующих т-му перзкоду; Е(0)-2ектор начального состояния систем, координаты которого равны вероятностям нахоздения ключевого компонента (п-0) соответственно в 1-м, 2-м и т.д. элементарных объемах.

За один переход было принято такое полозениэ система, при котором границу ?С пэресекут по одному элементарному объему кгтдого подслоя.

Для удобства иепаг&зозангя матриц введена единая нумерация объемов. Матрица переходных вероятностей имеет впд -

Р =

Р Р Р ...Р

11 12 13 1 и

Р— . — Р„„ . . 21 гг гз зк

га

^ I» 1 *кк

Р.. Р, -

(11)

где Р£ 4, вероятности того, что за оден переход част.ща ключевого компонента соответственно останетс- ~ !-оч объеме или перейдет из 1-го объема в 3-ый; 1 и 3 - номера обгс'пв при единой нумерации.

Вероятность перехода ключевого компонента из влементарного объема 1 в объем 3 на переходе т определялась следующим выражением:

Р,,=Р (1-С ,).

гл-: ? - постоянный коэффициент, который определяется яри иден-

о

гишкацки параметров математической модели реальному процессу.. ; учетом выражений (12) объем ключевого кошонента, который

- 14 -

переходит из объема 1 в объем 3, равен:

^.Л..-!^,..-,^' <13>

где V общий объеи, который переходит из 1 в 3.

О

В работе приводятся зависимости для определеления номеров элементарных объехав, участвующих в процессе смешения-сегрегации на данном переходе и вероятностей перехода ключевого компонента.

В отличие от известных ранее, в предлагаемой модели была использована изменяющаяся Бю времени матрица переходных ве-> роятностей, что позволило учесть спецш|ику процесса смешения компонентов отличающихся по размерам частиц и плотностям, в смесителях циркуляционного типа.

В целом ряде частных случаев (гранулирование методом окатывания, грохочение, сушка в гладком барабане) маша считать, что концентрация ключевого компонента изменяется только по подслоям, а в элементарных объемах одного поДслоя она практически одинакова. Для втих случаев предложена упрощенная послойная модель процесса смешивания-сегрегации, позволяющая существенно сократить время счета при достаточно высокой точное-^ ти. ..

На рис.2 показаны зависимости изменения коэффициента неоднородности Чв для трех смесей А+В, В+С и А+С с ' разнымидиа-иетраш частиц (¿^М^с^). Как видно из графиков, в рассматриваемом процессе, можно выделить три характерные зоны: 1-зона, в которой преобладает процесс смешивания; 11-зона, примерного • равенства интенсивностей процессов смешивания и сегрегации; Ш-зона, в которой преобладает процесс сегрегации.

Полученные результаты позволили сделать два вывода:

1.Пра смешении компонентов отличающихся размерами и/или плотностями частиц, существует оптимальное вре^я проведение процесса,, т.е. время, при котором коэффициент неоднородности минимален. Увеличение времени процесса приводит к снижению качества готовой смеси.

2.При прочих равных условиях оптимальное время процесса зависит от соотношения диаметров частиц и/или их плотностей (т ^

V V-

Исходя из этого, при приготовлении многокомпонентных оме-

- 15 -

оей, отлачащихся размерами и/или плотностями частиц, компо-нентн в смеситель предложено загружать неодновременно, а последовательно в порядке убывание размеров частиц или увеличения плотностей материалов этих частиц.

Исследовано изменение концентрации ключевого компонента по подслоям. На рис.3 показано изменение концентрации ключевого компонента в наружнем (кривая 1), средних (кривые 2,3,4) и внутреннем (кривая 5) подслоях при равномерней загрузке. Как видно из графиков,' концентрация ключевого компонента в наруж-ЕИ1 подслое (кривая 1) достаточно интенсивно убивает, а во внутренних - возрастает. Равновесная концентрация ключевого компонента по подслоям, при его равномерной загрузке, достигается неодновременно, что отрицательно сказывается на качестве готовой смеси. Очевидно, что лучяее качество смеси мозно ■ получить при неравномерной загрузке ключевого компонента. Исходя из этого, при оптимизации режима, загрузки ключевого компонента время загрузки разбивалось на несколько' интервалов и использовался метод локальных вариацкэ, т.е. варьировались масса ключевого компонента по интервалам при соблюдении условия, что суммарная масса ключевого компонента всегда равна заданной.

В диссертации дано описание новых способов приготовления цногаксыпанентннх смесей как в периодическом, так и в непрерывном режимах и конструкций для реализации этих способов. На рас.4 показана конструкция барабанного смесителя периодического действия с-регулируемой загрузкой компонентов. Разработана и апробирована на практике методика расчета на ЭВМ режимных и геометрических параметров барабанного смесителя, включая регламент загрузки компонентов, обеспечиваксих требуемое качество смеси при пинимальном времени процесса или при минимальных приведенных затратах.

В четвертой главе рассмотрены вопросы расчета и проектирования барабанных грануляторов и грохотов. Анализ технической информации показал, что в последнее время наметилась тенденция совмещения процессов гранулирования и классификации, поэтому эти процессы рассмотрены с единых позиций. Особое внимание уделено влиянию процессов смешивания и сегрегации на интенсивность и эффективность основного процесса, реализуемого во вращавшемся барабане.

- 16 -

Аппараты барабанного типа применяются в основном для реализации двух методов гранулирования: окатывания и диспергирования жидкости на поверхности частиц, находящихся во взвешенном состоянии. В соответствии с втим выделяют барабанные гра-нуляторы и барабанные грануляторы-сушшпси (БГС).

Одним из основных показателей эффективности работы гра-нулятора является выход товарной фракции, т.е. процентное содержание в готовом продукте гранул определенного диапазона размеров"." Щагтепельзоващш барабанов для драгирования сыпучих материалов необходимо нанести на частицы пленку одинаковой толщины, т.е. в конечном счете желательна получить монодаопер-сный готовый продукт. Такта! образом, при проектировании новых и модернизации действующих барабанных грануляторов необходимо иметь возможность не только прогнозировать гранулометрический состав готового продукта, но и рассчитать оптимальные геометрические и режЕмные параметры гранулятора.

Непрерывный процесс гранулообразования рассмотрен как сложная 4ЫС. Основное внимание уделено второму уровню иерархии, т.е. закономерностям, присущем макрообъемам рабочего пространства. Принято, что гранулирование осуществляется в результате двух последовательно реализующихся процессов: сег-. регации частиц по размерам в поперечном сечении вращающегося барабана и роста гранул за счет наслоения на них пленки. Барабан по. длине был разделен на участки.

Поскольку, гранулометрическая характеристика материала определяется сетоеым анализом и представляется дискретной функцией считали, что на входэ в рассматриваемый участок барабана 3, весь материал состоит из и фракций и известны концентрации бтих фракций по подслоям, т.е. известны величины: где К_Ы0М£3Р Фракции, к=1,2...т! '.-номер подслоя, 1=1,2...п; ¿-номер участка, 3=1,2...Ы.

При описании процесса сегрегации использована послойная модель процесса смешения полидисперсного материала в поперечном сечении гладкого вращающегося барабана, которая рассмотрена в третьей главе диссертации. Согласно данной модели, концентрацию ключевого компонента (частиц определенной фракции) после процесса сегрегации на участке 3 мозаю определить используя зависимости 10-13.

В качестве ключевого компонента рассматривались гранулы определенного размера или определенного диапазона размеров.

При. математическом описании второй стадам был использован механизм роста гранул за счет наслоения пленки, поскольку это позволяет учитывать истирание гранул при их движения й барабане. Уравнение, описывающее рост гранул записано в следующем виде: dklddhl=(2bc> j ( j/IDIj _ jdt, где d, -диаметр частиц фракции К; Ь , -длина пути, проходи-

u, i о, i , j ^^^

мого гранулами подслоя i в скатывавшемся--елое в едняацу времени; Xj ^-толщина пленки, которая наслаивается на гранулу за один ее оборот вокруг собственной оси, для 1-го подслоя участка 3. В отличие от используемых ранее моделей, в предлагаемой введена длина пути гранул в скатывающемся-слое с учетом номера подслоя. Это обусловлено тем, что в зависимости /от радиуса движения в поднимающемся слое, т.е. от номера подслоя, зз один оборот вокруг центра циркуляции гранулы проходят разный путь.

Идентификация параметров математических моделей гранулирования бала проведена на лабораторных установках при различных режимах гранулирования.

Рассмотрен процесс гранулирования в БГС, при зтсм показано как можно учитывать неравномерное распрзделешха частиц по рабочему объему барабана.

В диссертации дано списание новых кспструкцгй барабанных грануляторов, которые позволяют повысить еь&од товарной фракции, за счет периодического разрушения ядра сегрегации. Нз рис.5 показана одна пз таких конструкций барабанннг гтапуля-торов.

Механическую классификацию в барабйггннх гроготзх достаточно широко применяют в различных. отросшие народного хозяйства. В. этих грохотах 'могут бить, реализована три известные схемы выделения классов (фракций): от 'мелкого к ::рушгклу; от крупного к мелкому; смешанная или ксмбиниронгЕная. При грохочении от мелкого класса к крупному Сгребен • по длгшэ u.fee? несколько участков с разными размерами отверстий. При грозоче-НШ1 от крупного класса к мелкому грохот содержит два или . более ссосно расположенных барабана с перфорацией рззнах размеров. Применение барабанных грозотоз ограничивается г.есьмз низкой эффективностью грохочения, пботому исследования были направлены на повышение эффективности грохочения. После рас-

- 18 . . смотрения к&чественлой стороны движения СЫ в поперечном сечении вращающегося перфорированного барабана било выделено.три основных процесса:

-сегрегация частиц по размерам в результате перемещения мелких частиц к центру циркуляции;

-отделение мелках частиц от общей массы материала в результате прохождения их через отверстия в обечайке барабана; -самоизмельчение и агломерация частиц в результате взаимного соударения и трения друг о друга.

Процесс классификации СЫ был рассмотрен как сложная фази-ко-мехвническая система. Барабан по дайне бшг разделен на участки к сделано допущение о той, что в пределах одного участка распределение частиц со размерам во времени не изменяется, если остаются неизменными производительность по всходному продукту е его гранулометрический состав. Переход системы из одного состояния в другое рассмотрен как "скачок" в результате перемещения материала из одного 'участка в другой- Принято, что при каждом переходе (скачке) последовательно реализуются два процесса: сегрегация частиц по размерам; отделение части мелких частиц от общей массы в результате их лрахсащения через отверстия в обечайке.

В основу описания процесса грохочения положена послойная модель смещения (31, которая позволяет учитывать сегрегацию_ частиц по размерам с определять концентрацию разных фракций по подслоям, т.е. в зависимости от их расстояния до йзрфорирован-ной обечайки барабана. Концентрации фракций в подслоях определялись по зависимостям приведенным в третьей главе диссертации. Численные значения вероятностей перехода частиц определенного размера из подслоя в подслой определялись с учетом концентраций всех остальных фракцйй в этих подслоях. Концентрация проходной фракцни-k подслоя-i на выходе с участка 3 определялась по следующей зависимости:

где VQT i )-объем фракцшг-k,. отделяшЕйся от общей массы из 1-го подслоя на j-м участке барабанного грохота;

С ^ -концентрация несходной 'Ъракции в i-м подслое после k, t, j

сегрегации.

Объем Тот s определен по следующей формуле:

- 19 -V - V С Р

где 7 .-объем п-го подслоя на участке

п, J _

Р_ , -вероятность отделения частиц проходной фракции из

о». 1 л

1-го подслоя на переходе 3. Для расчета Р__ экспериментально была получена следупцая

V** » » }

формула:

где к -постоянный коэффициент, численное значение которого определено при идентификации параметров математической модели реальному процессу.

Поскольку после частичного отсева мелкой фракции на 3-ом участке изменяется общий объем материала, а следовательно, и количество подслоев, для каждого участка по длине/барабана рассчитывались основные параметры двиаения и корректировались параметры модели процесса-смешения-сегрегации.

Для проведения экспериментальных исследований процесса грохочения и идентификации параметров математической - модели была разработана конструкция барабанного грохота, позволяющая на плоской модели имитировать непрерывный процесс грохочения. В диссертации приводятся результаты идентификации параметров математической модели процесса классификации л проверка ее адекватности реальному процессу.

Пятая глава посвящена расчету малин барабвнного типа с лопастной насадкой.' Анализ традиционных методик теплового расчета барабанных сушилок, холодильников и реакторов показал, что в них используются усредненные значения параметров, характеризующих тепла- и массоодмен меяду частицами обрабатываемого материала и газообразным агентом. Это вызва о отсутствием аналитических зависимостей для описания движения отдельных частиц- в барабане с лопастной насадкой, учитывающих условия контакта этих частиц с газом. Результаты исследований, приведенных в главе 2, позволяют широко применять ЭВМ при использовании методики Н.М.Михайлова, поскольку получены аналитические зависимости для расчета осноеных параметров движения СМ в барабане с лопастной насадкой: количества материала, находящегося па раз- • ных стадиях движения (в завале; на лопасти; в падении); время пребывания на разных стадиях; поверхности теплообмена.

Учитывая, что основное количество тепла от газа к мате-

- 20 -■

риалу передается во время падения частиц с лопастей, предложен вариант теплового расчета, в основу которого положен процесс тепло- к маосообыена между отдельной частицей и газом. Поскольку флзкпо-ыахЕЕИческие свойства СИ, определяющие характер его движения, температуры и Елагяости теплоносителя и материала изменяются по длине барабана, барабан был разделен на секции. В пределах одной секции двивущие силы процесса тепло-массооб-мекз стегала постоянными. Принято, что все параметры, характеризуйте Ексушввемый материал и теплоноситель изменяются сту-пезчаю при переходе ез одной секции в другую, т.е. выходные параметры предыдущей секции являются входными параметрами для последующая. Такш образом, реальная барабанная сушилка представляется кое последовательное соединение элементарных барабанных сушилок.

В сзоь очередь в кагдой элементарной барабанной сушилке одновременно реализуются два вида тепло- и массообмена: нейду открытой поверхностью частиц, находящиеся на лопастях и в завале, к теплоносителем; иегду частицами,'находящиеся в состоянии падения с лопастей, и теплоносителем. Кондухтивнвы теплообменом ввиду его низкой интенсивности в барабанных сушилках с лопастной насадкой пренебрегаем. На выходе из секции все параметры, характеризующие материал а теплоноситель, усредняются. На рис.6а показано поперечное сечение барабанной сушилки . с лопастями переменной длины, а рис.бб - с лопастями, установленными с зазором, по отношению к обечайке барабайа.

При расчете процесса тепло- и массообмена между материалом, находящимся в падении, к теплоносителем веер делится на участки, и для каждого участка определяется количество материала, коэффициент разрыхления, скорость теплоносителя и частиц, коэффициенты тепло- л ыаесоотдачи, и далее производится расчет.

Результаты исследований паслушт основой для создания ряда новых конструкций внутренних 'устройств барабанных сушилок. Интенсификация процесса сушки была достигнута за счет увеличения количества СМ, находящегося в состоянии падения с лопастей и более равномерного распределения СМ по объему барабана .

В шестой главе рассмотрено нетрадиционное машин барабанного типа: питатели, дозатор« машина длг

»

- 21 -

поверхностной обработки деталей.

При расчете и конструировании трубчатых устройств длг подачи и дозирования- СМ были использованы результаты теоретических и экспериментальных исследований, полученные Ю.А. ?еп-киным.

Предложены новые конструкции барабанных дозаторов с лопастной насадкой, в основу которых положен способ дозирования СМ, находящегося в состоянии падения с лопастей, т.е. находящегося в разрыхленном состоянии. Одна из- конструкций показана яа рис.7.

Рассмотрен вопрос выбора дозаторов, обеспечивающих требуемую точность при приготовлении многокомпонентных смесей. Показано, что в ряде случаев, даже при строгих ограничениях на количественные отклонения по отдельным компонентам, но при отсутствии ограничений на суммарное количество смеси, можно использовать часть дозаторов с довольно низкой точностью, что существенно снижает стоимость установки, но гарантирует требуемое качество.

Рассмотрен также вопрос использования машин барабанного типа для поверхностного полирования деталей. Приводится новая конструкция мащины, обеспечивающая хорошее качество полирования и высокую производительность. При проектировании данной конструкции были учтены особенности движения СМ в поперечном сечении барабана.

рассмотрены вопросы конструирования и расчета, которые являются общими для машин различного технологического назначения. Особое внимание уделено составлению расчетных схем прочностного расчета основных элементов машин: корпуса, бандажей, опорных роликов. Показано, что для быстро вращающихся барабанов необходимо использовать несимметричную схему нагружения корпуса, бандажа и спорных роликов, поскольку центробежные силы действующие на частицы СМ становятся соизмеримы с гравитационными. 3 работе дана методика составления расчетных схем с учетом несимметричности нагрузки и результаты расчетов. Рассмотрены различные конструктивные варианты основных узлов машины барабанного типа и даны рекомендации по их использованию в конкретных случаях. Б донней глава рассматриваются также особенности

использования систем автоматизированного проектирования при разработке машин барабанного типа. Дана обобщенная блок-схема расчетов процессов переработки СМ и схема одного из вариантов САПР машин барабанного типа.* Система позволяет рассчитать основные геометрические и режимные параметры машин с учетом специфики реализуемого в ней процесса и далее проектировать машину с учетсях стандартизации основных узлов и деталей.

ОЕЗДИЕ ВЫВОДЫ И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Выполнено теоретическое и экспериментальное исследование движения сыпучих материалов в гладком вращающемся барабане, позволившее выдвинуть гипотезу о том, что система, представляющая собой совокупность частиц,' неподвижных относительно обечайки барабана, стремится, а при установившемся циркуляционном движении, достигает такого состояния, при котором ее потенциальная внергия постоянна и равна потенциальной энергии всех частиц в остановленном барабане. На основе этой гипо- ■ тезы выполнено решение комплекса задач, связанных с теоретическим обоснованием методов исследования, расчета и конструирования машин барабанного типа, а такг:е процессов смешивания, гранулирования и грохочения, реализуемых в этих машинах и аппаратах.

2. Показано, что при описании движения сыпучего материала во вращающихся барабанах монет быть использован одноч-астич-ный подход, при котором взаимодействия мевду отдельными части- , цама учитываются комплексными коэффициентами трения движения и покоя. Для ох:спериментального определения указанных фазико-ме-ханических характеристик разработаны и внедрены новые способы

и устройства.

3. Установлено, что при описании процесссз смешивания и сегрегации компонентов сыпучих материалов, отличающихся размерами или плотностями частиц,'реализуемых в гладких вращающихся барабанах, эти процессы следует рассматривать как детерми-шрованно-стохастические, поскольку конечным устойчивым состоянием является такое, при котором имеют место ярко выраженные зоны с повышенной концентрацией частиц одинаковогЪ размера или плотности. Это позволило разработать математическую модель процесса смешивания с учетом сегрегации, основанную на

закономерностях цепей Маркова, с переменной матрицей переходных вероятностей.

4. Показано, что при смешивании компонентов, склонных к сегрегации, за счет их рациональной загрузки можно существенно повысить качество готовой смеси и сократить время процесса. Разработаны способы и устройства для приготовления многокомпо-нентых смесей в барабанных смесителях периодического и непрерывного действия и методы их расчета на ЗИЛ.

5. В соответствии с предлогенной и подтвержденной експе-раментяльно наделър образования гранул окатыванием, учитывающей сегрегацию частиц по размерам, разработан и реализован алгоритм поиска на ЭШ режимных и геометрических параметров барабанного гранулятора. Разработана л внедрена конструкция барабанного грануляторэ, позволяющая практически полностью исключить нежелательное воздействие сегрегации на процесс гранулирования. ,

6. Выполнено теоретическое и експегшентальное исследование процесса грохочения полпдксперсного материала в барабанном грохоте о учетом сегрегации часгзц, позволиваэе разработать л реализовать алгоритм поиска на ЭЕЧ регтаяшх параметров процесса и выдать рекомендации по его интенсификации и повышению &ф-фективности грохочения. '

7. Нз основе теоретических п вкспержсктзлышх исследований получены аналитические зависимости, описываюп^е двпх:егше сыпучего материала в бар&банах с лопастной насадкой с учетом неравномерности распределения частиц по высоте и сирине веера. Это позволило разработать п.реализовать на ЭШ методику расчета распределения сыпучего материала в барабанных • сушилках, с лопастной насадкой, позволяющий учитывать изменения физико-ме-хашческих свойств материала по длине сушилки, а также специфику тешго-массообмена на разных стадиях'движения частил-и определить форму а размеры лопастей, обеспечивапцих требуемое распределение сыпучего материала по объему барабана. Проведена модернизация ряда барабанных сушилок, позволившая существенно повысить их производительность.

8. Разработаны новые конструкции барабанных дозаторов с лопастной насадкой и методика их расчета с применением ЭВМ. Опытный образец одной из втих конструкций прошел годовые про-

- 24 - .

мысленные испытания во ВНИИЭИ г.Электроугли и рекомендован к :пс,"ьзоввнию вв предприятиях электротехнической цромышлен-ч:.сти. Е- настоящее время заводам опытных машин г.Тамбова изго-"оьленс 5 дозаторов.

3. Результаты экспериментальных и теоретических исследо-:• .ни' были использованы при разработке барабанной машины для падрсь:разивной обработки деталей. В 1988 году машина была из-плавлена и внедрева на заводе "Комсомолец" г.Тамбов.

10. На основе анализа конструкций машин и аппаратов барабанного типе, в также разработанных методик расчета, которые ориентированы на широкоё . использование ЭВМ, предложен один из возможных вариантов систем автоматизированного проектирования данного типа оборудования. Результаты этой работы используются при выполнении курсовых и дипломных проектов.

Основное содержание диссертационной работы отражено в следующих публикациях: Монография;

1. Першин В.Ф. Машины барабанного типа: основы тесГрш, расчета и конструирования.-Воронеж:Изд-во ВРУ,1990.-168 с.

Статьи:

2. Берлин В.Ф. Моделирование процесса смешения сыпучего материала в поперечном сечении вращающегося барабана// ТОХТ.-1986. Т.XX,N4.-С. 508-513.

3. Першн B.C. Энергетический метод описания движения материала в поперечном сечении гладкого вращающегося цилиндра// ТОХТ. 1988.-Т.22,К2.-С.255-260.

4. Першин В.Ф. Модель процесса смешения сшучего материала в поперечном сечении гладкого вращающегося барабана// ТОХТ.-1989. Т.23,N3.-С.370-37?.

5 Персик В.Ф. Моделирование процесса классификации в б&рабанноы грохоте// ТОХТ.-1989.-Г.23,N4.-С.499-505. * 6. Першин В.О.,Минаев Г.А. Использование энергетического подхода при определении режимов движения сыпучего материала во врацзшемся барабане// ТОХТ.-1989.-Т.13,№.-0.659-662. Г. Минаев Т.к.,Першин В.Ф. Моделирование процесс?, гранулирования методом окатывания// ТОХТ.-1990.-Т.24,N1.-С.91-97.

8. Першин В.Ф. Исследование распределения сыпучих материалов по объму бврабанной сушилки// ТОХТ.-1990.-Т.24,N6.-С.702-704.

9. Pershin V.F. Energy theory of particulate material movement In a rotating, cylinder // Abstracts of Congress CHISA'87.-Praha.-1987.

.10. Negrov V.i., Pershin V.F., Sellvanov U.T. Particulate solids motion and distribution In drum driers // Abstracts of Congress CHISA'90.-Praha.-1990.

11. Sellvanov U.T., Pershin.V.F., Tkache^Ar.G. The mixing and segregation of particulate soiids of different partiole size // Abstraots of Congress CHISA'90.- Praha.-1990.

12. Pershin V.P. Simulation of the processes of segregation and granulation of particulate'solids in a rotary cylinder // Abstraots of Congress 0HISA'9O.-Praha.-199O.

13. Pershin V.P., TJcachev A.G. The mixing and segregation of paticulate solids of different partiole density // Abstracts, of Congress CHISA'93.-Praha.-1993.

14. Першин В.Ф. Модель процесса смешения сыпучего материала в поперечном сечении вращающегося барабана//Порошковая металлургия .- 1 986'. -N1 О. -О . 1 -5 .

15. Першин В.Ф. Расчет относительной .плотности и координационного числа полидасперсного материала. 1.Плоская задача//Порош-ковая металлургия.-1990.-N3--С.9-14.

16. Першин В.Ф. Расчет относительной плотности и координационного числа полидисперсного материала. ¿.Пространственная зада-ча//Порошковая металлургия.-1990.-Н5.тС.14-18.

17. Капитонов Е.Н., Деревякин Н.А., Першн В.Ф. К расчету точности дозирования/ЛСаучук и резина.-1983.-N10.-С.44-45.

18. Макевнин М.П., Першин В.Ф., Свиридов М.М. Расчет времени падения частиц сыпучего материала в барабанных сушилках с лопастной насадкой//Химическое и нефтяное машиностроение.-1584.-N9.-С.31-33.

19. Першин В.Ф. Расчет распределения сыпучего материала в гладком вращающемся барабане//Химическое и нефтяное машино-'йфроение.1988.-N6.-C.8-9.

20. Першин В.Ф., Негров В.Л. Движение частиц сыпучего материала 'при падении с лопастей вращавшегося барабана// Разработка ^теории и конструкторского оформления процессов тонкого игмель-

- 26 • - . чения, классификации, сушка в. смешения материалов.- Иваново,

1988.-С.87-90. -

21. Макевнин M.IL, Першин В.Ф., Свиридов U.M. К расчету формы лопастей барабанных сушилок.-В сб./Иоск.ин-т хим.машиностр., 1977,вып.8.43.64-68.

22. Макевнин М.П., Лершин В.Ф., Свиридов М.М. Методика оптимального проектирования машин барабанного типа//Эксплуатация, ремонт и защита от коррозии оборудования химической промышленности. -Ы.гШИТХИМ,выл 5,1978.-С.3.

23. Макевнин М.П., Першин р.Ф., Свиридов М.М. Методика расчета формы лопасти в машнах с вращающимися барабанами//Расчет

и конструирование машин и аппаратов химических производств/ МИХЫ.-М., 1980.-0.17-19. ' •

24. Макевнин М.П., Першин В.Ф*., Свиридов М.М. К вопросу исследования динамики потока сыпучего материала на лопасти вращающейся машины барабанного типа//Процессы и оборудование химических производств/ШХМ.-М., 1975.-С.60-62. •

25. Макевнин М.П., Першин В.Ф., Свиридов М;М. К расчету шорных роликов машин барабанного типа//Химическое и нефтяное машиностроение.-1986.-N9.-С. 9.

26. Першин В.Ф., Свиридов М.М., Черный В.В. Коэффициенты трения сыпучих материалов// Сушка и грануляция продуктов микробиологии в тонкого синтеза: Тез. докл. науч. техн. конф.-Там-. бов, 1981.-С.113-114-1

27. Макевнин М.П., Першн. В.Ф., Еиколюкин Н.Б. Энергетический, подход при определении мощности привода машин с вращающимися

барабанами// Там ке.-С.157.

28. Макевнин М.П., Першин В.Ф., Свиридов М.М. О некоторых особенностях составления расчетных схем барабанных грануляторов// Процессы и оборудование для гранулирования продукта микробиологического синтеза: Тез. докл. Всезоюз. науч. техн. конф.-Тамбов, 1984.-С.78-79.

29. Першин В.Ф. Исследование распределения материала в поперечном сечении барабанных сушилок//Там же.-С.24-35.

30. nepita В.Ф. К расчету барабанных сушилок//Повышеаие эффективности тепломассообменных и гидродинамических процессов в текстильной промышленности и производстве химических волокон:

- 27 -

Тез. докл. науч. техн. конф.~М., 1985.-С.23.

-31. Першин В-Ф. К расчету барабанных грануляторов//Разработка, исследование оборудования для получения гранулированных мате-риалов/МИХМ.-М., 1985. -С. 16-20.

32. Першин В.Ф. Моделирование процесса гранулирования методом окатывания/Л1роцессы и аппараты для микробиологических произ-водств"БИ0ТЕХНИКА~8б": Тез. докл. Всесоюз. конф.-Грозный, 1986. С.30.

33. Першин В.Ф..Негров В.Л., Селиванов Ю.Т. Моделирование процесса смешивания сыпучих материалов в барабанном смесителе непрерывного действия// Там же.-0.31.

34. Першин В.Ф. Моделирование процесса классификаций''сыпучих материалов в барабанном грохоте//Технолопш сыпучих ^'материалов "ХИМТЕЗЙМКА.-вб'ЧТез. Всесоюз. конф.-Белгород, 1986.fC. 136-137.

35. Першин В.Ф.,Негров В.Л.,. Селиванов Ю.Т. Моделирование процесса смешивания полидасперстных материалов// Там. ко.-С.49-50.

36. Першин В.Ф. Моделирование процесса движения грануа.в барабанном грануляторе//Современные метода гранулирования и капсу-лирования удобрений: Тез. докл. Всесоюз. совещания.-М., 1983.-С.156-157.

37. Макекшга М.П., Першин В.Ф. , Свиридов М.М. К расчету барабанных грануляторов// Там же.-С.154-155.

38. Першин В.Ф. Некоторые особенности разработки САПР машин барабанного типа/'/Применение учебного процесса в высшей школе на базе микропроцессорных вычислительных систем: Тезисы докладов Всесоюзной научно-методической конференции.-Воронек, 1987.-С.41-42.

39. Першин В.Ф. Перспективы использовала машин и аппаратов барабанного типа в порошковой технологш//Применение аппаратов порошковой технологии и процессов термосинтеза в народном хозяйстве: Материалы Всесоюзной конференции.-Томск,1987,-С.72-73.

40.Першин В.Ф., Дканкулиев М.А., Чанышев P.A. Экспериментальное исследование точности дозирования сыпучих материалов барабанным питателем// Роль мол. конструкторов и исследователей хим. машиностроения...:Тез.докл.5 Всесоюз. науч.-техн. конф.- ' Северодонецк, 1986.-С.26-27.

41. Першин В.Ф., Негров В.Л., Сидельников А.Г. Исследование распределения сыпучего материала по объему барабанной сушилки//

Там »6.-С.27-28. . -

42. ПэршиЕ В.Ф., Негров В.Л., Селиванов Ю.Т. Исследование процесса смешивания полидисперсных материалов//.Там же.-С.28.

43. Першин В.Ф., Негров В.Л., Сидельников А.Г. Использование ЭВМ при расчете Г-обрвзной насадки барабанных сувдлок//Поввдв~

- ниэ э$фективноси ж надежности машин и аппаратов в основной химик, Химтехника-86: Материалы Всесоюзного совещания,- Суш, 1986.-C.160.

44. Пэршин В.Ф. Интенсификация процесса гранулирования методом окатывания// Там же.-С.247."

45. Першин В.Ф., Осипова Vi.fi. К оценке качества.двухкомпонент-ной смеси//Роль мол. конструкторов и'исследователей хим. машиностроения...: Тез. докл. 4 Всесоюз. науч.-техн. конф.-Полтава, t983.-С.75-76.

46. Першин В.Ф., Архшоза О.Н. Сравнение эффективности работы внутренних устройств барабанных сушиюк//Тт же ."-С. 74-75.

47. Перпш В.Ф., Свиридов М.Ы. Установившийся резким' движения сыпучего материала во вращающемся барабане//Мехаяика сыпучих материалов: Тез. докл. 4 Всесоюз. ковф.-0десса,1980.-С.82.

48. Першин В.Ф., Селиванов Ю.Т. Влияние регламента загрузки компонентов на работу барабанного -смесителя//Новые технологические процессы и оборудование для производства электрических' машин малой мощности: Тез. докл. 8 Всесоюз. науч.,техн. конф.-Тбклиси, 1987.-С.2.

49. Лершш В.Ф., Негров В.Л. Влияние режимных и геометрических параметров барабанного питателя на точность дозирования// Там же.-С.3-4.

50. Разработка элементов САПР машин барабанного тша/Першин В.Ф..Дочкина Т.Г.,Ратчина C.B. и др.:Роль мол. конструкторов и исследователей хим. машиностроения...:Тез. докл. 4 Всесоюз. науч. техн. конф.-Зеленогорск, 1988.-С.95.

51. Першин В.Ф. .Негров В.Л., Селиванов Ю.Т. Зонная модель процесса тешго-и массообмена в барабаных сушилках// Там se.-С.45.

52. Першин В.Ф., Негров В.Л., Селиванов Ю.Т. Методика теплового расчета барабанных сушилок с применением ЭВМ// Там же.-С.94.

53.Расчет производительности барабанного дозадора/Першин В.Ф. Негров В.Л., Сидельшков А.Г. и др.: Конструирование, иссле-

дование машин, аппаратов и реакторов химической техники: М, -1986.-0.27-30.

54. Макевнин М.П., Першин В.Ф., Свиридов М.М. Динамика движения сыпучего материала на лопастной насадке вращающейся машины барабанного типа//Механика сыпучих материалов: Тез. докл. II Всесоюз. конф.- Одесса, 1975.-С.330-331.

55. Першин В.Ф., Селиванов Ю.Т. Использование циркуляционных смесителей для смешивания компонентов, отличающихся размерами и плотностью частиц//Технология сыпучих материалов "ХИМ-ТЕХНИКА-89": Тез. докл. Всесоюз. конф.-Ярославль, -г.89.-С.39.

56. Расчет размеров лопастей барабанных сушилок/Першин З.Ф., Корягин A.A.. Негров В.Л. и др.: Химическое и нефтяное машиностроение. 1987.- N11.- С.19-21.

57- Першин В.Ф. Расчет параметров движения сыпучих материалов во вращающихся гладких барабанах//Химическое ж нефтяное машиностроение.- 1986.- N12.- С.15-16.

Новые технические решения защищены авторскими свидетельствами NN 1083069, 1162471, 1163898, 1186239, 1201639, 1226000, 1250801, 1283534, 1295201, 1297894, 1297895, 1326323, 1362920, 1388683, 1430819. 1457979, 1472757, 1478101, 1560301, 1592023, 1575102, 1574281, 1539596, 1599073, 1609620, 1627231, 1595585, 1672223, 1722550, 1742668, 1755905.'

Основные условные обозначения: С - концентрация ключевого компонента; t - коэффициент трения движения:

<3

I - длина барабана, м; m - масса частицы, кг; R - внутренний радиус барабана, м; 7 - коэффициент неоднородности смеси; . 7 -объем ключевого компонента, м3;

IW1

g - ускорение свободного падения, цс"а; а - углевая скорость Еращения барабана, с-1; р - насыпная плотность материала, кгм~э; 25 -центральный угол кругового сешента, который занимает сыпучий материал в поперечном сечении неподвижного барабана, рол.

Ъ „ 3

40 - ]/' 2

30 - 1 ^ 1

20 " уЧо^Л

10 - —1—|—1—|— Н-1-

600 •

Рис.2 Изменение коэффициента неоднородности для различных ' смесей: 1,2,3 - расчетные кривые: I - спесь А+В; 2 - В+С; 3 - А+С. О.о.о - соответствуйте экспериментальные дашше

Рис.3 Изменение концентрации ключевого компонента по подслоям з процессе смешивания

Рис.4 Схема барабанного смесителя с регулируемой загрузкой

компонентов: I - барабан; 2 - привод; 3 - узел загрузки; 4 - привод узла загрузки; 5 - управляющая система; 6 - направляющие; 7 - подвижная пластина; 8 - шарнир; 9 - фиксатор

Рис.5 Схема барабанного грацулятора: I - барабан; 2 - изогнутая плита