автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Интенсификация режимов работы смесителей лопастного типа для получения тиксотропных смесей

На правах рукописи ----т-

НАДЁЖИН Евгений Станиславович

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ СМЕСИТЕЛЕЙ ЛОПАСТНОГО ТИПА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТИКСОТРОПНЫХ СМЕСЕЙ

Специальность 05.02.13 -"Машины, агрегаты и процессы (машиностроение)"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тула 2006

Диссертация выполнена на кафедре "Пищевые производства" в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Тульский государственный университет"

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

ЗОЛОТУХИН Владимир Иванович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

ПРОСКУРЯКОВ Николай Евгеньевич

кандидат технических наук ДОРОФЕЕВ Генрих Алексеевич

Ведущее предприятие: ЗАО "Ротор", г. Тула

Защита состоится " 27 " декабря 2006 года в 1200 часов на заседании диссертационного совета Д 212.271.10 при ГОУ ВПО "Тульский государственный университет" по адресу: 300600, г. Тула, пр. Ленина, 92, учебный корпус № 2, ауд. 321.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Тульского государственного университета.

Автореферат разослан 2006 года.

Учёный секретарь диссертационного совета

КРЮКОВ В. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Процессы, в которых производят смешивание компонентов, широко применяются во многих отраслях промышленности: в металлургической и стекольной при приготовлении шихты для огнеупорных изделий, в химической и фармацевтической, в строительстве при изготовлении бетонов и растворов, в пищевой при замесе теста.

Задачи автоматизации и интенсификации производства при обеспечении показателей качества продукции предопределяют необходимость создания более высокоэффективных смесителей. Актуальной является задача интенсификации режимов работы смесителя в условиях конкретного специализированного производства.

Огнеупорные изделия широко применяются во многих отраслях, где требуется термообработка материалов или изделий. Особенно большое значение это имеет в металлургической промышленности при непосредственном контакте расплавленного металла с огнеупорными изделиями, где качество огнеупорных комплектующих влияет на ресурс, надёжность, безопасность работы оборудования и себестоимость обрабатываемых изделий и материалов. Для производства огнеупорных изделий применяется способ вибропрессования тиксотропных смесей в формы. Способ позволяет получать изделия, обладающие существенно более высокой стойкостью по сравнению с традиционным способом прессования.

Основополагающие научные исследования и теоретические разработки в области смешивания широко отражены в работах авторитетных российских и зарубежных исследователей Брагинского JI. Н., Васильцова Э. А., Кафарова В. В., Ластовцева А. М., Макарова Ю. И., Павлушенко И. С., Романкова П. Г., Стренка Ф., Тауска П., Уилконсо-на У., Ушакова В. Г., Хвальнова А. М., Холланда Ф., Чапмана Ф., Чувпило А. В., Штер-бачека П., Calabrese R., Meiburg Е., Metzner A., Otto R., Tanguy P. A. и др.

В научных работах Золотухина В.И., Маткина Ю.Л., Варьяша Г.М., Гордеева Е.И. отражена технология производства огнеупорных изделий методом вибропрессования -подробно описан процесс и даны рекомендации по режимам вибропрессования.

Накопленные данные отечественных и зарубежных исследователей на основе эмпирических расчётов смесителей недостаточны для определения их режимов работы. Слабо обобщены конструкции смесителей и процессы смешивания, недостаточно разработаны показатели качества и моделирование процессов смешивания. Появление новых типов смесей, обладающих специфическими свойствами, предопределяет необходимость установления особенностей и определения закономерностей изменения показателей качества процессов получения тиксотропных смесей, отличающихся способностью обратимо восстанавливать свою структуру или разрушать молекулярные связи под влиянием механических воздействий. Основным показателем качества процессов получения смесей является равномерность распределения компонентов по всему объёму смеси, находящейся в ёмкости смешивания смесителя. Данный показатель не позволяет учитывать особенностей тиксотропных смесей.

Анализ специальной литературы по производству огнеупорных изделий показал отсутствие каких-либо рекомендаций по режимам работы смесителей при получении тиксотропных смесей.

Целью работы является повышение производительности и уменьшение энергопотребления смесителей лопастного типа, обеспечивающих процесс получения тиксотропных смесей с заданными показателями качества на основе интенсификации их режимов работы.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе необходимо решить следующие задачи:

- провести анализ конструкций смесителей и процессов смешивания на основе морфологического метода;

- разработать показатели качества процессов получения тиксотропных смесей, у читывающие проявление тиксотропных свойств, и определить их значения;

- разработать математическую модель процессов смешивания в смесителе лопастного типа, позволяющую прогнозировать значения показателей качества процессов получения смесей;

- выполнить теоретические и экспериментальные исследования по установлению нзаимосвязей между частотой вращения рабочего органа смесителя лопастного типа, временем смешивания и показателями качества процессов получения тиксотропных смесей;

- создать износостойкую конструкцию рабочего органа и методику инженерного проектирования смесителей лопастного типа;

- разработать параметрический ряд смесителей лопастного типа для получения тиксотропных смесей;

- создать типовую конструкцию смесителя лопастного типа для получения тиксотропных смесей при производстве огнеупорных изделий методом вибропрессования.

Объектом исследований настоящей работы является смеситель лопастного типа лля получения тиксотропных смесей.

Предметом исследований являются взаимосвязи параметров смесителя и времени смешивания с заданными показателями качества процессов получения тиксотропной смеси.

Методика исследования основывается на применении моделирования процессов смешивания в смесителе с использованием вероятностного подхода и цепей Маркова; статистической обработке экспериментальных и производственно - эксплуатационных данных. Исследования базируются на анализе показателей качества процесса смешивания при получении тиксотропных смесей, морфологическом методе анализа конструкций и процессов смешивания. Для обработки результатов исследований использовалась вычислительная среда Mathcad 2001 Pro.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается объёмом экспериментальных данных, корректностью использования общепринятых математических методов, применением современных средств и методов измерений; внедрением результатов исследования в практику проектирования.

Автор защищает:

- анализ конструкций смесителей и процессов смешивания на основе морфологического метода;

- новые показатели качества процессов получения тиксотропных смесей;

- математическую модель процессов смешивания в смесителе лопастного типа;

- теоретические и экспериментальные исследования взаимосвязей между частотой нращения рабочего органа смесителя лопастного типа, временем смешивания и показателями качества процессов получения тиксотропных смесей;

- износостойкую конструкцию рабочего органа, методику инженерного проектирования и параметрический ряд смесителей лопастного типа для получения тиксотропных смесей.

Научная новизна заключается в установлении взаимосвязи между частотой вращения рабочего органа смесителя лопастного типа, временем смешивания и показателями качества процессов получения тиксотропной смеси.

Практическая значимость работы состоит в:

- определении области рациональных значений частот вращения рабочего органа смесителя лопастного типа и времени смешивания при получении тиксотропных смесей и изделий из них;

* ' "' - разработке методики инженерного проектирования смесителей лопастного типа и их параметрического ряда, позволяющих сократить сроки и затраты на конструирование и создание смесителей;

- создании типовой конструкции смесителя лопастного типа модели С-02 с повышенной производительностью, минимальными удельными затратами и обеспечивающей процесс получения тиксотропной смеси для производства огнеупорных изделий с заданными показателями качества (внедрён с 2004 г. в производственный процесс научно-производственного предприятия "Вулкан-ТМ", г. Тула).

Внедрение в учебный процесс заключается в разработке методических указаний для лабораторных работ по определению характеристик и свойств смесей, по расчёту параметров и инженерному проектированию лопастных и якорных смесителей, используемых с 2006 г. на кафедре "Пищевые производства" ТулГУ для студентов по дисциплине "Специальное технологическое оборудование". Приложением к методическим указаниям являются программные модули лабораторных работ.

Апробация работы. Результаты исследований и материалы работы докладывались на научно-технических международных конференциях "Автоматизация: проблемы, идеи, решения" в 2002-2005 гг. (г. Тула, ТулГУ), на международных электронных научно-технических конференциях "Технологическая системотехника" в 2003 г. и 2005 г. (г. Тула, ТулГУ), на первой всероссийской научно-технической конференции студентов й аспирантов "Идеи молодых - новой России" (г. Тула, 24-26 марта 2004 г.), на международной научно-технической конференции "Техника и технология сборки машин ТТММ 04" (Польша, Кельц, 2004 г.), а так же на заседаниях преподавательского состава кафедры "Пищевые производства" ТулГУ в 2004-2006 гг.

Работа награждена дипломом за активное участие в работе первой всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов (24-26 марта 2004 г., Тула, ТулГУ).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ, получен патент № 56215, приоритет от 11.05.2006 г.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и общих выводов, изложена на 168 странице, содержит 67 рисунков, 8 таблиц, 4 приложения на 14 страницах и включает список литературы из 130 источников. Общий объём работы—182 страницы. . "

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность рассматриваемой темы, приведены данные о научной новизне, практической значимости, апробации и реализации результатов работы.

В первой главе представлен анализ основных типов смесителей, в рамках которого выделяются смесители лопастного типа для производства смесей, обладающих тик-сотропными свойствами.

Отечественными и зарубежными исследователями уделялось недостаточное внимание вопросам получения смесей, обладающих специфическими свойствами; отсутствуют рекомендаций по режимам получения тиксотропных смесей, обладающих рядом специфических свойств, которые необходимо учитывать при интенсификации режимов работы смесителя и исследовании процессов смешивания. Специфическими свойствами рассматриваемой тиксотропной смеси являются: гранулометрический состав (размер частиц от нескольких мкм до 8 мм); влажность 4-5 %; высокая абразивность; время начала твердения без какого-либо механического воздействия через 10-15 мин после смешивания в смесителе; использование тиксотропной смеси для огнеупорных изделий, которые применяются при температуре 1400-1500 °С. В исследуемую тиксотропную смесь, получаемую смешиванием компонентов в смесителе, входят вода (5 % от массы сухой смеси), полифракционный корундовый наполнитель (70 %), глинозёмистый цемент (дисперсная фракция) (30 %).

Существующие смесители отечественных производителей в силу специфичности процесса получения тиксотропных смесей применяться не могут. Смесители иностранных фирм обладают рядом преимуществ — обеспечивают высокую однородность распределения компонентов за малое время. Тем не менее высокая стоимость импортных смесителей, специфика обслуживания, ремонта и эксплуатации, необходимость в дополнительных системах дозирования, пневмообеспечения и управления делают их труднодоступными для отечественных предприятий.

С целью равномерного распределения компонентов в общем объёме ёмкости смешивания смесителя частицам материала необходимо сообщить такие траектории движения, которые обеспечивали бы наибольшую возможность их пересечения. Смешивание в смесителе осуществляется путем использования либо сложных по конструкции рабочих органов с простым видом движением, либо конструктивно несложных рабочих органов, но с сложным видом их движения. Наиболее эффективное смешивание исходных компонентов осуществляется в смесителях со сложным движением рабочих органов, обеспечивающих равномерный перенос компонентов в рабочем пространстве ёмкости смесителя. Под сложным движением рабочего органа понимают движение по некоторым криволинейным траекториям и одновременным вращением вокруг своей оси. В импортных смесителях реализуются сложные траектории движения компонентов смесей под действием рабочих органов. Очевидно, что за счёт этого достигаются высокая однородность распределения компонентов и малое время процессов смешивания.

В результате проведённого анализа известных конструктивных схем смесителей установлено, что наиболее простым вариантом является смеситель, обладающий вращающимся рабочим органом с эксцентричным его расположением. Конструкция рабочего органа должна обеспечивать интенсивную циркуляцию потоков компонентов смеси. Для подачи смеси под воздействие рабочего органа так же необходимо, независимо от рабочего органа, вращать ёмкость смешивания. Наиболее простым вариантом реализации является цилиндрическая ёмкость смешивания. Таким образом, рабочий орган "обегает" ёмкость смешивания по сложной траектории. Исходная конструктивная схема смесителя лопастного типа показана на рисунке 1.

Так же одним из факторов, учитываемых при проектировании смесителей является физико-механические характеристики компонентов смеси - соотношение компонентов, их гранулометрический состав, объёмные массы и т.д.

По гранулометрическому составу сыпучих компонентов оценивается количественное распределение составляющих его частиц по линейным размерам. Материал имеет частицы неправильной формы, для которых в качестве определяющего линейного размера принимается условный диаметр ¿1. Материал представляет собой ряд классов (фракций) значений. В класс включается группа значений ¿¡, лежащих в пределах от до

йв1. На графике по оси абсцисс откладываются средние значения диаметров частиц каждого класса, а по оси ординат - соответствующий им процентный состав классов в пробе. На рисунке 2 показана дифференциальная кривая распределения частиц смеси по размерам.

Ж),%

40----------

30'

Рисунок 2 - Дифференциальная кривая распределения частиц смеси по размерам

Задача получения тиксотропных смесей для огнеупорных изделий на отечественных предприятиях, бесспорно, является значимой. Для поиска путей повышения производительности и уменьшения энергопотребления смесителя лопастного типа, обеспечивающего получение тиксотропной смеси с заданными показателями качества путём интенсификации режимов работы смесителя, необходимо всесторонне изучить процесс получения тиксотропных смесей с целью выявления рациональных режимов для получения необходимых и стабильных свойств огнеупорных изделий.

В первой главе сформулированы цель и задачи диссертационной работы.

Во второй главе выполнен анализ конструкций смесителей и процессов смешивания на основе морфологического метода, разработаны показатели качества процессов смешивания при получении тиксотропных смесей.

Рисунок 1 - Исходная конструктивная схема смесителя для получения тиксотропных смесей

В главе проведено исследование конструкций смесителей на основе морфологического метода, построена общая морфологическая таблица, показывающая многообразие возможных вариантов реализации. Анализ конструкций смесителей и процессов смешивания позволил структурировать и систематизировать варианты конструктивных решений смесителей и процессов смешивания.

Смеситель разбивается на три функциональных подсистемы - ёмкость смешивания; смешивающий рабочий орган; "ёмкость смешивания - смешивающий рабочий орган". Структурно морфологические признаки конструкции смесителя отражаются в виде простого древовидного графа. Описание конструкций смесителей в виде иерархической древовидной структуры, включающей признаки и варианты их реализации, содержит необходимую и достаточную информацию о смесителе как о целостной конструкции.

В идеализированном процессе, необходимо получить такую смесь, когда в любой её точке к каждой частичке одного из компонентов примыкают частицы других компонентов в количествах, определяемых заданным соотношением компонентов. При смешивании трёх компонентов, массы которых относятся как а: Ъ: с, в любом малом объёме, взятом в произвольной точке, массы после идеального смешивания тоже должны относиться как я: Ь: с. Однако такое идеализированное расположение частиц в действительности не наблюдается, так как слишком велико число факторов, которые влияют на их взаимные перемещения. В этих условиях соотношение компонентов в произвольных точках смеси - величина случайная. Наибольшее распространение в качестве оценки распределения компонентов получил коэффициент неоднородности (вариации) Ус(%) по одному ключевому компоненту, определяемый по формуле

_ 100 /1(С,--С0)2

где С0 - концентрация по массе компонента при идеальном распределении; С1 - отдельные значения концентрации по массе одного из компонентов в пробах; п - общее число взятых проб.

Ключевым принимается компонент, равномерное распределение которого имеет наибольшее значение, или компонент с наименьшей концентрацией. Анализируя существующие методы оценки качества процессов смешивания, установлено, что оценка производится по одному ключевому компоненту и не может применяться для тиксо-тропных смесей. Основным недостатком подобной оценки является направленность на распределение ключевого компонента, в то время как важно распределение и других составляющих смеси - других компонентов. В получаемых смесях необходимо знать коэффициенты неоднородности распределения компонентов - воды, наполнителя, дисперсной фракции (фракция -0,063 мм). Условно назовём их а, Ъ, с соответственно.

Таким образом, качество процессов смешивания характеризуется равномерностью распределения компонентов и может быть оценено следующим показателем

Осл,=/ (гСа>уСь,уСс), (1)

где Qй„ - показатель качества процессов смешивания; Ус^ - коэффициент неоднородности распределения воды (я), %; УСь - коэффициент неоднородности распределения наполнителя (Ь), %; Ус^ - коэффициент неоднородности распределения дисперсной фракции (с), %.

Необходимо обеспечить минимальные коэффициенты неоднородности по всем составляющим смеси. При увеличении количества компонентов необходимо определять их коэффициенты неоднородности, что сопряжено со значительными затратами на про-боотбор, анализ проб и обработку полученных результатов. Возможно определение коэффициентов неоднородности каждого из принятых компонентов, но определить однородность в смеси по всем компонентам единой величиной затруднительно, что является существенным недостатком метода, предложенного А. М. Ластовцевым.

Смесь характеризуется различными значениями концентраций входящих в нес компонентов, которые определяются рецептурными соотношениями. Предлагается использование дисперсии приведённой к единице концентрации

»Пр1а= 2 1 £(с1а-С-аУ;В"ПЬ= 1 ЦС1Ь К а-(п-1) 1=1 К*Ь • (и — 1)¿=1

/Г2с-(я-1)<=Г

где 0"р1а,0пр2ь,0"р^с - приведённые дисперсии концентраций компонентов а, Ь, с; С|д ,С[Ь - текущие концентрации компонентов в точке отбора проб; Са,С/},Сс -средние концентрации по п точкам отбора; Ка, К^, Кс - коэффициенты пропорциональности концентраций компонентов, определяющиеся рецептурным соотношением.

Суммарная приведённая дисперсия, характеризующая распределение всех компонентов смеси, определяется по формуле

£>г =0"Р1а+ОпР2ь + ОпР3с,

где ¿>2 - суммарная приведённая дисперсия концентраций компонентов смеси.

Функциональное выражение (1) можно преобразовать к виду

) (2)

В функциональном выражении (2) присутствует один показатель качества процессов смешивания. По ранее используемому коэффициенту неоднородности (вариации) их было бы, в общем случае, несколько по количеству важных, ключевых компонентов. Необходимо добиваться обеспечения минимального значения суммарной приведённой дисперсии концентраций компонентов.

Очевидно, что процесс смешивания может характеризоваться изменением приведённых дисперсий концентраций во времени, выражаемого в виде функциональной зависимости £>2 = /(г). Достижение минимальных Ус и £)Е характеризуется значительной продолжительностью работы смесителя, что приводит к необоснованным энергетическим и временным затратам. Поэтому минимальные уровни Р'с и О у необходимо ограничивать, приемлемыми для потребителя значениями. Тем не менее всегда необходимо стремиться к достижению минимального значения суммарной приведённой дисперсии концентраций за минимальное время.

Предлагается для оценки специфических свойств смесей при проявлении тиксо-тропии использовать метод определения растекаемости.

Полное качество процессов смешивания при получении тиксотропной смеси может быть оценено следующим показателем -

>Т), (3)

где / - время достижения минимума суммарной приведённой дисперсии концентраций, с; Т— растекаемость смеси, мм.

Функциональное выражение (3) является интегральным показателем качества процессов смешивания при получении тиксотропных смесей, который определяет распределение всех компонентов смеси одной величиной - суммарной приведённой дисперсией концентраций, учитывает проявление тиксотропных свойств - растекаемость.

В третьей главе проведено математическое моделирование процессов смешивания в смесителе лопастного типа.

Для моделирования процессов смешивания разработана вероятностная ячеечная модель. Модель схематически представляет реальный смеситель как некоторое число одинаковых последовательно соединённых ячеек, показанных на рисунке 3. Используя ячеечную модель потока частиц в смесителе по замкнутому контуру, заменяем все зоны смесителя соответствующим количеством ячеек. Количество ячеек определяется исходным соотношением компонентов а: Ъ: с —> 1: 14: 6 как сумма частей рецептурного состава. Для моделирования смесителя количество ячеек г принимается равное двадцати одной, 2=21.

Для описания процесса движения смешиваемых компонентов по ячейкам используется математический аппарат цепей Маркова. Используется наиболее простой вид марковских процессов, дискретных в пространстве и во времени.

Все ячейки имеют одинаковый объём V/ и через них проходит материал с объёмной скоростью . Тогда можно записать

Щ,2 = ^2,3 = Щ,4 = (Г4,5 = ^5,6 = »6,7 = - = 19,20 = «20,21. где Щ 2 К'2 3,..., №'20 21 - объёмная скорость перехода компонентов соответственно из первой ячейки во вторую, из второй в третью и т. д. (первая цифра индекса при ]¥ показывает номер ячейки, из которой переходит материал, а вторая цифра - номер ячейки, в которую поступает материал).

Пусть надлежит смешивать в смесителе компоненты а, Ъ и с. Считаем, что в начальный момент времени (/ = 0) компонент а находится в первой по ходу материала ячейке 2а=\у компонент Ь в последующих четырнадцати г/, =14, компонент с в остальных ячейках гс =6.

Определим состояние ячеечной системы в любой момент времени вектором Уа{к) (где к= 0, 1, 2, 3...) с координатами ga¡(k), выражающими вероятность нахождения компонента а в г - ой ячейке через к элементарных переходов материала из ячейки в ячейку. Число переходов к является функцией времени.

Вектор вероятностей начального состояния для компонентов а,Ькс у а (0) = Уа кп (0>,0;0;0;0;0;...;0;0];

Ус(0)= гД0;0;0;...;0;0;0;гс16(0},...;яс21(0)], где ga 1 (0);0;0;...;0;0 - вероятности нахождения компонента а в ячейках в начальный момент времени (1 = 0), 0;gb2(0);gb2(0);gb4(0);gbs(0},../,gbl5(0)■,0■,...■fi - вероятности нахождения компонента Ъ в ячейках, 0;0;0;...;0;0;0;£С16(0);£С21(0) - вероятности нахождения компонента с в ячейках.

а б

Рисунок 3 - Схема ячеечной модели процессов смешивания в смесителе (а — начальное состояние; б — конечное состояние)

За малый промежуток времени А / , в дальнейшем называемый переходом, находившиеся в »- ой ячейке частицы компонентов а, Ъ и с либо останутся в ней, либо перейдут в следующую по направлению потока ячейку (г+1). Величина ЛI должна быть такой, чтобы частицы могли перейти в соседнюю ячейку, но не перескочить через нее в следующую. Для такой системы ее состояние в любой момент времени определяется только через последнее известное состояние.

Для ячеечной модели процесса смешивания в смесителе, схема которого изображена на рисунке 3, записывается матрица перехода 21x21.

Матрица переходов Ра с и вектор-строка вероятностей начального распределения У(о) полностью определяют состояние системы через любые п переходов, т. е. к моменту времени / = Лг • п . Если известно распределение то состояние системы через (п+1) переходов можно определить по формуле

У(и + 1)=У(и)-Р,

где п=0,1, 2,...

Таким образом, можно записать

у(п)=У(0)-Р",

где У(п) - вектор вероятностей нахождения компонентов в каждой из 21 ячеек через и переходов, У(о) - вектор начального распределения вероятностей нахождения компонентов в ячейках модели.

При завершении процесса смешивания в смесителе вероятность нахождения компонентов во всех ячейках должна быть одинаковой

£<п (пк ) = 8аг(пк ) = - = £аг\(пк ) 5 %Ь\(пк ) = ("А ) = - = %Ьг\(пк ) 5 8с\(пк) = 8с2 ("к ) = - = 8с21 ("А ) >

где щ - число переходов, после которых смесь считается однородной.

Если считать каждую ячейку пробой, то распределение компонентов смеси в смесителе в любой момент времени оценивается с помощью коэффициента неоднородности

Ус =

где gi(n¡c) - вероятность нахождения компонентов а, Ь и с в г - ой ячейке при идеальном его распределении по объёму смесителя, что будет наблюдаться через ид переходов;

— вероятность нахождения компонентов а, Ъ и с в г" - ой ячейке через и переходов, т. е. к моменту времени ¡п; г - число моделирующих ячеек, г-21.

Аналогично, распределение компонентов смеси в смесителе в любой момент времени 1п оценивается с помощью приведённых дисперсий

п"ра=\ ¿(Мл>-; -V Е^-ОО- еы(пк)У;

1=1

1=1

2с 1=1

Оценивая распределение компонентов по ячейкам, получены зависимости У.с =/(0 и = /(/) от времени в ячеечной модели процессов смешивания в сме-

сителе, показанные на рисунке 4.

КК

90 100ПО 130 130140150 160170 180 ¡-С

а б

Рисунок 4 - Зависимости коэффициентов неоднородности (а) и дисперсий (б)

компонентов в ячеечной модели процессов смешивания в смесителе а - (1) УСа (вода), (2) УС/> (наполнитель), (3) УСс (дисперсная фракция);

б - (1) ОдР (вода), (2) В?р (наполнитель), (3) В"р (дисперсная фракция).

В принятой модели смесителя не был учтен процесс сегрегации, поэтому в отличие от реальных смесителей в ней величины Ус и стремятся к 0 и её достигают.

Это соответствует равномерному распределению всех компонентов. В реальных смесителях приведённая дисперсия никогда не достигнет нулевого значения. Окончание работы смесителя будет определяться распределением компонента с наименьшей концентрацией, т. к. переходы от первой ячейки до последней ячейки занимают большее время, чем для других компонентов. Чем больше ячеек занимает компонент в начальный момент времени, тем быстрее он распределяется по всем ячейкам, т. е. по всему объёму смесителя. Далее переходы частиц компонента в другие ячейки уже не приводят к уменьшению дисперсии. Растекаемость, как показатель качества процессов не может быть учтена в выше описанной ячеечной модели смесителя, так как модель имеет вероятностный характер. Определение и математическое описание данного показателя качества процессов получения тиксотропной смеси возможно лишь на основе эмпирических регрессионных кривых.

Четвёртая глава посвящена экспериментальному исследованию режимов работы смесителя при получении тиксотропных смесей.

Для проведения экспериментов был разработан и создан экспериментальный стенд-смеситель, оснащённый частоторегулируемым приводом. Экспериментальные зависимости коэффициентов неоднородности при различных режимах загрузки показаны на рисунке 5.

при различных режимах загрузки

1 - загрузка сухих компонентов, смешивание 20 с, загрузка воды, смешивание 180 с;

2 - одновременная загрузка воды и сухих компонентов, смешивание 180 с;

3 — одновременная загрузка сухих компонентов и воды, смешивание 180 с.

Изменение коэффициента неоднородности воды VCa не зависит от порядка загрузки сухих компонентов и от наличия предварительного сухого смешивания. Таким образом осуществлён полный отказ от стадии сухого смешивания из-за отсутствия её влияния на коэффициент неоднородности одного из компонентов (воды). Отказ от стадии сухого смешивания позволил увеличить производительность на 5,2 %. Твёрдые

компоненты (наполнитель и дисперсная фракция) подвержены процессу сегрегации, который упорядочивает смесь, что отражается в стабилизации соответствующих коэффициентов неоднородности.

Интенсификация режимов работы заключается в изменении кинематического параметра - увеличении частоты вращения рабочего органа смесителя лопастного типа. Процесс смешивания характеризуется изменением суммарных приведённых дисперсий концентраций во времени, выражаемого в виде функциональной зависимости О = /(/), которая определена экспериментально и показана на рисунке 6а при различных частотах вращения рабочего органа смесителя. Экспериментальные зависимости растекаемо-сти от времени смешивания при различных частотах вращения рабочего органа смесителя показана на рисунке 66.

Рисунок 6 - Экспериментальные зависимости суммарных приведённых дисперсий концентраций компонентов (а) и растекаемости (б) от времени смешивания при интенсификации режимов работы для различных частот вращения рабочего органа смесителя

Используя выше описанные зависимости и результаты экспериментальных исследований, необходимо выявить такие режимы работы смесителя, которые бы обеспечивали достижение минимальной суммарной приведённой дисперсии концентраций за минимальное временя и максимальную растекаемость. Нижней границей для частоты вращения рабочего органа является 300 мин~1, верхней - 900 лшн-1. При превышении частоты вращения рабочего органа сверх 900 мин~1 наблюдался значительный разогрев тиксотропной смеси, что ускоряло процесс твердения. Смесь начинала твердеть ещё находясь в ёмкости смешивания через 1-2 мин после выключения смесителя, что привело к получению бракованной смеси. Верхнее ограничение является жёстким, т. е. превышение частоты вращения рабочего органа свыше 900 лши-1 недопустимо. Получение тиксотропной смеси в смесителе можно считать завершённым, если коэффициенты неоднородности всех компонентов менее 10 %. Для выявления предпочтительных режимов работы однозначно повышение частоты вращения рабочего органа смесителя до 800 мин~х, что обеспечивает минимальное значение суммарной приведённой дисперсии концентраций и максимальное значение растекаемости. В то же время необходимо минимизировать время смешивания. В промежутке от 140 с до 180 с частота вращения слабо влияет на суммарную приведённую дисперсию концентраций, кривые практически сливаются в одну линию, и коэффициенты неоднородности всех компонентов менее 10 %. Можно ограничить время смешивания до 120-140 с.

Наиболее рациональной частотой вращения рабочего органа смесителя является 800-850 лшн-1, что позволяет уменьшить время смешивания с 180 с до 120-140 с, что дополнительно увеличивает производительность на 11,1-16,6 %,

Показателями качества огнеупорных изделий являются: открытая пористость, кажущаяся плотность, предел прочности при сжатии. Для огнеупорных изделий (стаканов, гнездовых блоков) эти показатели имеют следующие количественные значения: открытая пористость - не более 20 %; плотность кажущаяся - не менее 2,5 г/сл»3; предел прочности при сжатии - не менее 20 МПа. Метод определения кажущейся плотности, открытой и общей пористости, водопоглащения проводится в соответствии с ГОСТ 2409-95. Настоящий стандарт устанавливает метод определения кажущейся плотности, открытой и общей пористости, водопоглощение огнеупоров с общей пористостью до 45%. Определение прочности при сжатии определяется методом неразрушающего контроля с использованием ультразвукового прибора "Пульсар - 1. 1", предназначенного для измерения времени и скорости распространения ультразвуковых волн в твёрдых материалах при поверхностном и сквозном прозвучивании.

При интенсификации режимов работы смесителя значения открытой пористости

огнеупорных изделий составили 4,5 - 6 %, кажущейся плотности - 3,3 - 3,4 г/сл<3 , предела прочности при сжатии — 38 - 45 МПа. При этом частота вращения рабочего органа смесителя не влияет на открытую пористость и кажущуюся плотность, обеспечивая значения указанные выше. В то же время увеличение частоты вращения рабочего органа до

800 лшн-1 увеличивает предел прочности при сжатии на 15, 5 %, но и он остаётся в пределах указанных выше. При интенсификации режимов работы смесителя обеспечиваются показатели качества огнеупорных изделий.

На рисунке 7 показаны графики изменения потребляемой мощности при смеши--вании (рабочий ход) и на холостом ходу при различных частотах вращения рабочего органа смесителя.

смешивания при интенсификации режимов работы для различных частот вращения рабочего органа смесителя

В режиме холостого хода (в ёмкости смешивания нет смеси) потребляемая мощность составляет 550 - 700 Вт и практически не зависит от частоты вращения рабочего органа. В начальный период времени при включении смесителя происходит мгновенное увеличение тока от 0 до пускового тока и, как следствие, резкий скачок потребляемой мощности. Такое продолжительное действие обусловлено временем набора оборотов рабочим органом с нулевого до установленного значения, которое обеспечивается частотным регулятором. На рисунке 7 штрих-пунктирными линиями показаны экспериментальные зависимости потребляемой мощности, а сплошными — регрессионные кривые, которые в промежутке 0 - 40 с неточно описывают экспериментальные значения, что является, в данном случае, несущественным. Из рисунка 7 видно, что при частоте

вращения 800 мин~1 достигается минимальная потребляемая мощность, что позволяет уменьшить энергопотребление на 28 %.

Для обработки результатов исследований использовалась вычислительная, среда Mathcad 2001 Pro. Данная вычислительная среда позволила произвести обработку экспериментальных данных, построение графических зависимостей, подбор регрессионных уравнений и определение их коэффициентов.

В пятой главе проведена разработка методики проектирования смесителя для получения тиксотропных смесей.

С учётом полученных экспериментальных результатов разработана методика инженерного проектирования смесителя, по которой определяются основные геометрические и кинематические параметры.

Для переноса опытных данных с исследованной натурной модели смесителя на производственные смесители используются проведённые экспериментальные исследования, обобщённые в виде уравнений, определяющие связи между отдельными физическими и геометрическими параметрами. Для расчётов смесителей различных размеров применяются критерии теории подобия, что позволяет распространить параметры единичной созданной работоспособной конструкции смесителя на группу подобных смесителей в пределах рассматриваемого класса особым заданием условия однозначности. При разработке параметрического ряда смесителей необходимо соблюсти постоянство интенсивности смешивания, которое определяется как отношение расходуемой мощности к массе смешиваемой среды

= —= idem , тн.м. Щ

где NHM - расходуемая мощность натурной модели, Вт; тнм - масса смешиваемой среды в натурной модели, кг; Nj - расходуемая мощность промышленных образцов, Вт; от,- - масса смешиваемой среды в промышленных образцах, кг; idem - от латинского слова "idem" - один и тот же.

Кроме того, для построения параметрического ряда смесителей применяются критерии теории подобия гидромеханических явлений. При условиях идентичности натурного смесителя и проектируемых промышленных образцов определяющим является критерий Рейнольдса

Re = nHMpHMd2H.M. = щр^ = idem ^ Vhm. Ш

где Re - критерий Рейнольдса; nHM ,pH M ,dH M ,\iHM- - частота вращения рабочего органа, плотность смеси, диаметр ёмкости смешивания, динамическая вязкость смеси соот-

ветственно для натурной модели смесителя, и,-,р,-,«?,-,^,- - тоже для производственных смесителей параметрического ряда.

При приготовлении тиксотропных смесей происходит абразивное изнашивание рабочих органов смесителя. Изнашивание осуществляется в результате режущего и царапающего действия твердых частиц смесей, находящихся в свободном и закрепленном состоянии. В применяемых смесях содержится до 75 % корунда. Корунд является абразивом с твёрдостью НУ 20-22 ГПа, НЯС 90, по шкале Мооса - 9. На рисунке 8 показан смеситель и различные конструкции рабочего органа смесителя. Для поиска рациональной конструкции были изготовлены несколько вариантов рабочего органа, показанные на рисунке 8. При натурных испытаниях различных конструкций рабочего органа на типовом смесителе наихудшие результаты показали варианты, показанные на рисунках 86, 8в и 8г. Интенсивному износу подверглись и лопасти и центральные валы, потому что они непосредственно погружены в смесь. На рисунке 8д показана конструкция, в которой только лопасти погружены в смесь. Центральный вал вынесен из зоны действия смеси, которая составляет 60- 70 мм от дна ёмкости смешивания. Конструкция рабочего органа, показанная на рисунке 8д, признана наилучшей. Применение сплава ВК10 в качестве материала рабочего органа смесителя позволило уменьшить износ в 4,11 раза по сравнению с сталью Ст 40Х, и в 2,79 раза по сравнению со сталью ШХ15.

При непосредственном участии автора создан имортозаменяющий смеситель С-02, внедрённый с 2004 г. в НПП "Вулкан-ТМ" (г. Тула).

Рисунок 8 - Смеситель С-02 (а) и конструкции рабочего органа смесителя (б,в,г,д).

Осуществлено совершенствование конструкции смесителя (патент № 56125, приоритет от 11.05.2006 г.), позволяющее улучшить условия эксплуатации за счёт уменьшения прилипания смеси к ёмкости смешивания и повысить надёжность герметизации ёмкости смешивания.

В приложениях к диссертации приведены физико-химические свойства и гранулометрический состав исследуемой тиксотропной смеси и её компонентов, технические характеристики спроектированного смесителя и оборудования для исследования смесителя и процессов смешивания.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В диссертационной работе решена актуальная научно-техническая задача, имеющая важное значение для машиностроения, состоящая в интенсификации режимов работы, повышении производительности и уменьшении энергопотребления смесителей лопастного типа для получения тиксотропных смесей на основе установления взаимосвязи между частотой вращения рабочего органа смесителя лопастного типа, временем смешивания и показателями качества процессов получения тиксотропных смесей.

Основные выводы, научные и практические результаты сводятся к следующему:

1. Проведен анализ конструкций смесителей и процессов смешивания на основе морфологического метода, который позволил структурировать и систематизировать варианты конструктивных решений смесителей и процессов смешивания. Разработанная в результате анализа известных конструктивных решений морфологическая классификация позволяет производить синтез новых перспективных вариантов смесителей.

2. Разработан и обоснован новый интегральный показатель качества процессов получения тиксотропных смесей, позволяющий определять распределение всех компонентов в смеси одной величиной на основе суммарной приведённой дисперсии концентраций и учитывающий проявление тиксотропных свойств смесей.

3. Разработана математическая модель процессов смешивания в смесителе, позволяющая прогнозировать значения показателей качества процессов получения тиксотропных смесей в зависимости от времени смешивания.

4. Определены взаимосвязи показателей качества процессов получения тиксотропных смесей (коэффициентов неоднородности) в зависимости от времени смешивания и частоты вращения рабочего органа смесителя и различных способах загрузки компонентов. Рациональный режим загрузки позволил отказаться от предварительной стадии сухого смешивания, что увеличило производительность на 5,2 %.

Экспериментальными исследованиями взаимосвязей между частотой вращения рабочего органа смесителя лопастного типа, временем смешивания и показателями качества процессов получения тиксотропной смеси установлено, что превышение частоты

вращения свыше 850-900 мин~* приводит к резкому ускорению процесса твердения тиксотропной смеси. Это приводит к получению бракованной, непригодной для использования смеси. Уменьшение частоты вращения ниже указанных выше значений приводит к уменьшению производительности и увеличению энергопотребления смесителя. Наиболее рациональной частотой вращения рабочего органа смесителя является 800850 , что позволяет уменьшить время смешивания с 180 с до 120-140 с, что дополнительно увеличивает производительность на 11,1-16,6 % и уменьшает энергопотребление на 28 %. При этом достигается однородное состояние тиксотропной смеси за кратчайшее время. Выявлены закономерности влияния времени смешивания и частоты t вращения рабочего органа смесителя на новый интегральный показатель качества процессов получения тиксотропной смеси. При интенсификации режимов работы смесителя производительность увеличилась с 200 до 250 кг/ч с обеспечением показателей каче- < ства огнеупорных изделий.

5. Создана методика инженерного проектирования смесителей лопастного типа для получения тиксотропных смесей, которая применена при разработке и внедрении в производство типовой конструкции. Создана износостойкая конструкция рабочего органа смесителя. Инженерная методика проектирования смесителей лопастного типа позволяет сократить сроки и затраты на конструирование и создание смесителей.

6. Разработан параметрический ряд смесителей лопастного типа на основе постоянства интенсивности смешивания и критерия Рейнольдса с производительностью от 250 до 2500 кг/ч.

7. На основе результатов теоретических и экспериментальных исследований и при непосредственном участии автора создана типовая конструкция смесителя модели С-02 с повышенной производительностью и минимальными удельными затратами (внедрён с 2004 г. в НПП "Вулкан-TM", г. Тула), производящий порядка 15 т смеси ежемесячно. Использование смесителей лопастного типа моделей С-02 позволило добиться стабильности показателей качества готовых огнеупорных изделий, которые успешно применяются на отечественных металлургических предприятиях, таких как ОАО "Омутнинский металлургический завод" (г. Омутнинск), ОАО "Новороссметалл" (г. Новороссийск), ОАО "Гурьевский металлургический завод" (г. Гурьевен), ОАО "Челябинский трубопрокатный завод" (г. Челябинск) и других. В результате работы создан отечественный импортнозаменяющий смеситель для получения тиксотропных смесей при производстве огнеупорных изделий методом вибропрессования.

8. Результаты работы используются в учебном процессе на технологическом факультете Тульского государственного университета при проведении лабораторных работ для студентов.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ

1. Надёжин Е.С. Приготовление увлажненных смесей/ Е.С. Надёжин, Г.М. Варь-яш// Автоматизация: проблемы, идеи, решения: Сб. научных трудов международной конференции. Под ред. Ю.Л. Маткина, A.C. Горелова, Тульский гос. ун-т. - Тула: "Гриф и К°", 2002. С. 95-97.

2. Надёжин Е.С. Получение смесей для производства огнеупорных комплектующих и анализ смесительных установок/ Е.С. Надёжин, Г.М. Варьяш// Известия ТулГУ. Серия "Технологическая системотехника". Материалы Второй междунар. электр. конференции. - Тула, ТулГУ, 2003 г. - С. 8-10.

3. Золотухин В.И. Смесители роторного типа для получения качественных смесей сыпучих материалов/ В.И. Золотухин, Г.М. Варьяш, Е.И. Гордеев, Е.С. Надёжин// Комплексная автоматизация производства на базе роторных и роторно-конвейерных линий: Сб. научных трудов. Под науч. ред. В.В. Прейса, ТулГУ. - Тула: "Гриф и К0", 2002. С. 106-109.

4. Надёжин Е.С, Тиксотропные свойства вязких сред/ Е.С. Надёжин// Автоматизация: проблемы, идеи, решения: Сб. трудов международной конференции. Под ред. Ю.Л. Маткина, A.C. Горелова, Тульский гос. ун-т. - Тула: "Гриф и К°", 2003. С. 189-190.

5. Надёжин Е.С. Морфологический подход при создании новых технических систем/ Е.С. Надёжин// Автоматизация: проблемы, идеи, решения: Сб. трудов международной конференции. Под ред. Ю.Л. Маткина, A.C. Горелова, Тульский гос. ун-т. - Тула: "Гриф и К0", 2003. С. 179-180.

6. Надёжин Е. С. Физико-механические свойства и гранулометрический состав корундосодержащих смесей/ Е.С. Надёжин// Автоматизация; проблемы, идеи, решения: Материалы международной конференции. Под ред. В.В. Прейса, A.C. Горелова, Тульский гос. ун-т. Из-во. ТулГУ, 2004, С. 126-128.

7. Надёжин Е.С. Абразивное изнашивание рабочих органов смесителя/ Е.С. Надёжин// Автоматизация: проблемы, идеи, решения: Материалы международной конференции. Под ред. В.В. Прейса, A.C. Горелова, Тульский гос. ун-т. Из-во ТулГУ, 2004, С. 100-101.

8. Надёжин Е.С. Процессы смешения и смесители для получения высококачественных полусухих смесей/ Е.С. Надёжин// Идеи молодых - новой России: Сб. тез. док. 1-й Всероссийской научно-техн. конф. студ. и асп 24-26 марта 2004 г. - Тула: Из-во ТулГУ, 2004. С. 44.

9. Надёжин Е.С. Качество сухих и увлажнённых смесей/ Е.С. Надёжин// Известия ТулГУ. Серия "Технологическая системотехника". Материалы Четвёртой междунар. электр. научно-технической конференции. - Тула, ТулГУ, 2005 г. - С. 8-10. >-;

10. Надёжин Е.С. Исследование мощностных режимов работы смесителя/ Е.С. Надёжин// Автоматизация: проблемы, идеи, решения: Материалы международной научно-технической конференции. 14-15 октября 2005 г. Под ред. В.В. Прейса, A.C. Горелова. -Тула: Изд-во ТулГУ, 2005, С. 130-132.

11. Надёжин Е.С. Кинематика смесителя/ Е.С. Надёжин// Автоматизация: проблемы, идеи, решения: Материалы международной научно-технической конференции. 1415 октября 2005 г. Под ред. В.В. Прейса, A.C. Горелова. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2005, С. 159-161.

12. Надёжин Е.С. Смеситель для получения качественных смесей/ Е.С. Надёжин// Лучшие научные работы студентов и аспирантов технологического факультета: Сб. ст. -Тула: Изд-во ТулГУ, 2005. С. 107-111.

13. Надёжин Е.С. Интегральные показатели качества процесса смешивания / Е.С. Надёжин// Лучшие научные работы студентов и аспирантов технологического факультета: Сб. ст. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. С. 209 - 212.

14. Надёжин Е.С. Параметрический ряд смесительных машин/ Е.С. Надёжин// Лучшие научные работы студентов и аспирантов технологического факультета: Сб. ст. -Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. С. 205-209.

15. Надёжин Е.С. Расчёт параметров смесей и проектирование лопастных и якорных смесителей. Методические указания по лабораторным работам/ Е.С Надёжин, В.И. Золотухин, В.В. Прейс. Тула: ТулГУ, 2006. 24 с.

16.;Пат. 56215 Российская Федерация, МГПС8 В 01 F 15/00. Смеситель/ В.И. Золотухин, Е.С. Надёжин; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО "ТулГУ". - № 2006115858/22; заявл. 11.05.2006; опубл. 10.09.2006; Бюл. № 25 - 1 е.: ил.

17. Zolotuchin W. Analiza morfologiczna i synteza wysokowydajnych systemow tech-rtologicznych do mieszania sypkich substancji/ W. Zolotuchin, G. Wariasz, E. Gordiejew, E. Nadiozin// Technika i technologia montazu maszyn TTMM'04. FMiedzynarodowa konferencja naukowo-techniczna. - 2004. — S. 159-162.

Изд. лиц. ЛР.Ч» 020300 от 12.02.97. Подписано в печать Формат бумаги 60x84 у.^. Бумага офсетная.

Усл-печ. л. 1.1. Уч. Изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ ГОУ ВПО "Тульский государственный университет" 300600. г. Тула, пр-т Ленина, 92. Отпечатано в Издательстве ГОУ ВПО "ТулГУ" 300600, г. Тула, ул. Болдина, 151

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ СМЕСИТЕЛЕЙ И ПРОЦЕССОВ СМЕШИВАНИЯ

1.1. Основные научные подходы к изучению смесителей и процессов смешивания.

1. 2. Классификация смесителей. Анализ конструктивных схем смесителей.

1.3. Классификация процессов смешивания.

1. 4. Смешивание компонентов в технологическом процессе производства огнеупорных изделий.

1. 5. Физико-механические свойства компонентов смесей.

1. 6. Особенности тиксотропных смесей.

1.7. Выводы.

2. АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ СМЕСИТЕЛЕЙ И ПРОЦЕССОВ СМЕШИВАНИЯ НА ОСНОВЕ МОРФОЛОГИЧЕСКОГО МЕТОДА. ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ПРОЦЕССОВ СМЕШИВАНИЯ

2. 1. Анализ конструкций смесителей на основе морфологического метода.

2. 2. Анализ процессов смешивания на основе морфологического метода.

2. 3. Показатели качества процессов периодического смешивания.

2. 4. Выводы.

3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССОВ СМЕШИВАНИЯ В СМЕСИТЕЛЕ ЛОПАСТНОГО ТИПА

3. 1. Принятые допущения для математической модели процессов смешивания в смесителе лопастного типа.

3. 2. Математическая модель процессов смешивания в смесителе лопастного типа.

3.3. Выводы.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ СМЕСИТЕЛЯ ЛОПАСТНОГО ТИПА И ПРОЦЕССОВ СМЕШИВАНИЯ

4. 1. Методика проведения экспериментов.

4. 2. Исследование изменений показателей качества процессов смешивания в смесителе лопастного типа от времени смешивания и частоты вращения рабочего органа.

4. 3. Исследование влияния процесса смешивания на показатели качества готового изделия.

4. 4. Анализ качества огнеупорных изделий. Определение предпочтительных режимов работы смесителя лопастного типа.

4. 5. Исследование изменений потребляемой мощности смесителя лопастного типа от времени смешивания и частоты вращения рабочего органа.

4.6. Выводы.

5. МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ СМЕСИТЕЛЯ ЛОПАСТНОГО ТИПА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТИКСОТРОПНЫХ СМЕСЕЙ

5. 1. Инженерная методика проектирования. Определение основных конструктивных параметров смесителей лопастного типа.

5. 2. Кинематическое исследование перемещения рабочего органа смесителя лопастного типа.

5.3. Создание параметрического ряда смесителей лопастного типа.

5. 4. Абразивное изнашивание рабочих органов смесителя лопастного типа.

5. 5. Разработка, апробация и внедрение типовой конструкции смесителя лопастного типа.

5. 6. Перспективы развития смесителей лопастного типа.

5. 7. Внедрение в учебный процесс методических указаний и программных модулей лабораторных работ.

5. 8. Выводы.

На современном этапе развития промышленности всё более высокие требования предъявляются к смесям различного назначения. В настоящее время большое внимания уделяется созданию высокоэффективных и надёжных смесителей. Это приводит к совершенствованию прогрессивных технологий смесеприготов-ления, позволяющих достигнуть высокого уровня качества процессов при получении смесей и готовой продукции и обеспечить высокую эффективность производства. Технологические процессы состоят из отдельных операций, поэтому совершенствование технологических процессов может быть достигнуто путем установления оптимального числа и порядка выполнения операций, а так же совершенствованием внутреннего содержания последних.

Задачи автоматизации и интенсификации производства при обеспечении показателей качества продукции предопределяют необходимость создания более высокоэффективных смесителей. Современным производством предъявляются высокие требования к качеству смесей, требующие разработки новых эффективных методов их получения. Актуальной является задача интенсификации режимов работы смесителя в условиях конкретного специализированного производства. Основным показателем качества процессов получения смесей является равномерность распределения компонентов по всему объёму смеси, находящейся в ёмкости смешивания смесителя. Данный показатель не позволяет учитывать особенностей тиксотропных смесей.

В машиностроении, химической и пищевой промышленности и, где есть операции, связанные с тепловой и термической обработкой в печах, сушильных шкафах и другом оборудовании широко применяются огнеупорные изделия, которые являются основными элементами конструкций, от качества которых во многом зависит стабильность и рентабельность выпускаемой продукции. Процессы, в которых производят смешивание компонентов, широко применяются во многих отраслях промышленности: в металлургической и стекольной при приготовлении шихты и огнеупорных изделий, в химической и фармацевтической, в строительстве при изготовлении бетонов и растворов, в сельском хозяйстве при производстве комбикормов, в пищевой при замесе теста.

Тиксотропная смесь - это смесь, способная обратимо восстанавливать свою структуру или разрушать молекулярные связи под влиянием механических воздействий. Разрушение и восстановление связей структуры тиксотропной смеси может происходить не только в покоящейся системе, но и в случае её течения. Если происходит разрушение структуры, то вязкость понижается - смесь разжижается, при восстановлении связей вязкость возрастает - смесь густеет.

Огнеупорные изделия широко применяются во многих отраслях, где требуется термообработка материалов или изделий. Но особенно большое значение это имеет в металлургической промышленности при непосредственном контакте расплавленного металла с огнеупорными изделиями, в частности, при непрерывной разливке стали, где качество огнеупорных комплектующих влияет на ресурс, надежность, безопасность работы оборудования, качество и себестоимость обрабатываемых изделий и материалов. Наибольшее внимание уделяется качеству огнеупорных изделий, так как они находятся в экстремальных условиях, контактируя с расплавленным металлом. Высокие требования предъявляются к огнеупорным изделиям, контактирующим с потоком расплавленного металла (втулки, коллектора, гнездовые и ковшевые блоки и т. п.). Особенностью этих изделий является их многообразие по форме, размерам и массе. Они применяются при непрерывной разливке стали с использованием шиберных затворов [126]. Огнеупорные комплектующие относятся к изделиям малой долговечности, что приводит к повышенному их потреблению, поэтому улучшение их качества приводит к существенному экономическому эффекту. Для производства огнеупорных изделий применяется способ вибропрессования тиксотропной смеси в формы. Способ позволяет получать изделия, обладающие существенно более высокой стойкостью по сравнению с традиционным способом прессования. Анализ специальной литературы по производству огнеупорных изделий показал отсутствие каких-либо рекомендаций по режимам работы смесителей при получении тиксо-тропных смесей.

Актуальность работы обоснована необходимостью создания импортоза-меняющих смесителей при повышении производительности и уменьшении энергопотребления, обеспечивающих процесс получения тиксотропных смесей с заданными показателями качества и конкурентноспособиых огнеупорных изделий из них.

Объектом исследований настоящей работы является смеситель лопастного типа для получения тиксотропных смесей.

Предметом исследований являются взаимосвязи параметров смесителя и времени смешивания с заданными показателями качества процессов получения тиксотропной смеси.

Методика исследования основывается на применении моделирования процессов смешивания в смесителе с использованием вероятностного подхода и цепей Маркова; статистической обработке экспериментальных и производственно - эксплуатационных данных. Исследования базируются на анализе показателей качества процесса смешивания при получении тиксотропных смесей, морфологическом методе анализа конструкций и процессов смешивания. Для обработки результатов исследований использовалась вычислительная среда Mathcad 2001 Pro.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается объёмом экспериментальных данных, корректностью использования общепринятых математических методов, применением современных средств и методов измерений; внедрением результатов исследования в практику проектирования.

Автор защищает:

- анализ конструкций смесителей и процессов смешивания на основе морфологического метода;

- новые показатели качества процессов получения тиксотропных смесей;

- математическую модель процессов смешивания в смесителе лопастного типа;

- теоретические и экспериментальные исследования взаимосвязей между частотой вращения рабочего органа смесителя лопастного типа, временем смешивания и показателями качества процессов получения тиксотропных смесей;

- износостойкую конструкцию рабочего органа, методику инженерного проектирования и параметрический ряд смесителей лопастного типа для получения тиксотропных смесей.

Научная новизна заключается в установлении взаимосвязи между частотой вращения рабочего органа смесителя лопастного типа, временем смешивания и показателями качества процессов получения тиксотропной смеси.

Практическая значимость работы состоит в:

- определении области рациональных значений частот вращения рабочего органа смесителя лопастного типа и времени смешивания при получении тиксотропных смесей и изделий из них;

- разработке методики инженерного проектирования смесителей лопастного типа и их параметрического ряда, позволяющих сократить сроки и затраты на конструирование и создание смесителей;

- создании типовой конструкции смесителя лопастного типа модели С-02 с повышенной производительностью, минимальными удельными затратами и обеспечивающей процесс получения тиксотропной смеси для производства огнеупорных изделий с заданными показателями качества (внедрён с 2004 г. в производственный процесс научно-производственного предприятия "Вулкан-ТМ", г. Тула).

Внедрение в учебный процесс заключается в разработке методических указаний для лабораторных работ по определению характеристик и свойств смесей, по расчёту параметров и инженерному проектированию лопастных и якорных смесителей, используемых с 2006 г. на кафедре "Пищевые производства" ТулГУ для студентов по дисциплине "Специальное технологическое оборудование" [79]. Приложением к методическим указаниям являются программные модули лабораторных работ.

Апробация работы. Результаты исследований и материалы работы докладывались на научно-технических международных конференциях "Автоматизация: проблемы, идеи, решения" в 2002-2005 гг. (г. Тула, ТулГУ), на международных электронных научно-технических конференциях "Технологическая системотехника" в 2003 г. и 2005 г. (г. Тула, ТулГУ), на первой всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов "Идеи молодых - новой России" (г. Тула, 24-26 марта 2004 г.), на международной научно-технической конференции "Техника и технология сборки машин ТТММ 04" (Польша, Кельц, 2004 г.), а так же на заседаниях преподавательского состава кафедры "Пищевые производства" ТулГУ в 2004-2006 гг.

Работа награждена дипломом за активное участие в работе первой всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов (24-26 марта 2004 г, Тула, ТулГУ) [70].

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ, получен патент № 56215, приоритет от 11.05.2006 г.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и общих выводов, изложена на 167 страницах, содержит 67 рисунков, 8 таблиц, 4 приложения на 15 страницах и включает список литературы из 130 источников. Общий объём работы - 182 страницы.

8. Результаты работы используются в учебном процессе на технологическом факультете Тульского государственного университета при проведении лабораторных работ для студентов.

1. А. с. 1252016 СССР, МКИ4 В22 С5/04. Барабанный смеситель/ В.А. Марков, В.И. Капустин, Б.Д. Цемахович, Г.А. Мустафин (СССР). № 3767533/22-02; заявл. 06.07.84; опубл. 23.08.86; Бюл. № 31. - 3 е.: ил.

2. А. с. 1323212 СССР, МКИ4 В22 С5/04. В01 F 7/00. Смеситель для формовочных смесей/ Л.Г. Матреницкий (СССР). № 4013883/ 22-02; заявл. 29.01.86; опубл. 15.07.87; Бюл. № 26.-3 е.: ил.

3. А. с. 1683859 СССР, МКИ5 В22 С5/04. Способ приготовления многокомпонентных смесей/ И.Р. Фишман, А.Н. Тюманок, О.С. Пеймер, Г.Г. Ка-реев (СССР). № 4637109/02; заявл. 18.10.88; опубл. 15.10.91; Бюл. №38.-4 е.: ил.

4. А. с. 306008 СССР, МКИ2 В28 С5/16. Смеситель/ И.С. Бекишев (СССР). № 1263948/29-33; заявл. 30.07.68; опубл. 11.06.71; Бюл. № 19. - 2 е.: ил.

5. А. с. 373078 СССР, МКИ2 В22 С5/04. Смешивающие бегуны/ В.Ф. Красников, Е.Г. Туманов, Г.В. Дирлучьян (СССР). № 1701150/22-2; заявл. 27.09.71; опубл. 12.03.73; Бюл. № 14.-2 е.: ил.

6. А. с. 626959 СССР, МКИ2 В28 С5/16. Вибросмеситель/ С.И. Ткачен-ко, Х.С. Воробьёв, Г.О. Мейтнерт, Б.И. Крюков (СССР). № 2404663/29-33; заявл. 20.09.76; опубл. 05.10.78; Бюл. № 37. -4 е.: ил.

7. А. с. 650711 СССР, МКИ2 В22 С5/04. В01 F 7/26. Смеситель/ В.Г. Юдин, И.К. Чепайкин (СССР). № 2547233 / 22-02; заявл. 28.11.77; опубл. 05.03.79; Бюл. № 9.-3 е.: ил.

8. Автоматизация поискового конструирования/ А.И. Половинкин, Н.К. Бобков, Г.Я. Буш и др.; под ред. А.И. Половинкина.-М.: Радио и связь, 1981.-344 с.

9. Андрейчиков А.В. Система многокритериального морфологического синтеза/ А.В. Андрейчиков, А.С. Киселёв//Известия вузов. Машиностроение. -М: Машиностроение, 2001. № 2-3. С. 23-28.

10. Андрейчиков А.В. Эволюционный синтез новых технических систем на основе морфологических таблиц/ А.В. Андрейчиков, А.С. Кисе-лёв//Известия вузов. Машиностроение. М.: Машиностроение, 2002. № 2-3. С. 44-48.

11. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. Т. 1. 8 - е изд. перераб и доп. Под ред. И.Н. Жестковой. - М.: Машиностроение, 2001,920 с.

12. Баженов Ю.М. Технология бетона: Учебное пособие для технол. спец., строит, вузов/ Ю.М. Баженов. 2-е изд., перераб. - М.: Высшая школа, 1987.-415 с.

13. Балкевич B.JI. Техническая керамика: Учебное пособие для вузов/ B.JL Балкевич. -2-е изд., перераб. и доп., М.: Стройиздат, 1984, - 256 с.

14. Батунер J1.M. Математические методы в химической технике/ JL М. Батунер, М. Е. Позин. Л.: Химия, 1971, 824 с.

15. Бахтюков В.М. Бипланетарные и адаптивные циклоидальные смесители/ В.М. Бахтюков. М.: Машиностроение, 2003. - 52 с.

16. Бауман В.А. Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций: Учебник для строительных вузов./ В.А. Бауман, Б.В. Клушанцев, В.Д. Мартынов. 2-е изд. перераб. - М.: Машиностроение, 1981.-324 с.

17. Белынский В.В. Оценка технического уровня аппаратов с перемешивающими устройствами/ В.В. Белынский, Э.А. Васильцов, В.Г Ушаков// Хим. и нефт. машиностроение. М.: Машиностроение, 1976. №7, с. 27-29.

18. Бернхардт Э. Переработка термопластичных материалов. Пер. с англ/ Э. Бернхардт М.: Госхимиздат, 1962. - 748 с.

19. Бикбулатов В.Р. Выбор смесителя высоковязких жидкостей с порошкообразными компонентами/ В.Р. Бикбулатов, Р.В. Бульбевич// Техника машиностроения, М.: Машиностроение, 2001. № 5. С. 84 - 87.

20. Бояринов А.И. Методы оптимизации в химической технологии/ Боя-ринов А.И., Кафаров В.В. 2-е изд., М.: Химия, 1975, - 576 с.

21. Брагинский JI.H. Перемешивание в жидких средах: Физические основы и инженерные методы расчёта/ Л.Н. Брагинский, В.И. Бегачев, В.М. Ба-рабаш. JL: Химия, 1984. - 336 с.

22. Брайнес Я.М. Подобие и моделирование в химической и нефтехимической технологии/ Я.М. Брайнес. М.: Гос. науч. - тех. изд., 1961. - 218 с.

23. Бремер С. Современные промышленные установки для изготовления огнеупорного бетона/ С. Бремер// Новые огнеупоры, М.: "Интермет инжиниринг", 2004, №4. С. 143-150.

24. Бретшнайдер С. Общие основы химической технологии: Разработка и проектирование технологических процессов/ С. Бретшнайдер, В. Кавески, Ж. Лейко. Пер. с польск./ Под ред. Романкова П.Г., Курочкина М.И. Л.: Химия, 1977.-504 с.

25. Булавин Н.Д. Оборудование керамических и огнеупорных заводов: Учебное пособие/ Н.Д. Булавип. М.: Высшая школа, 1965. - 427 с.

26. Вареных Н.М. Химико-технологические агрегаты смешивания дисперсных материалов/ Н.М. Вареных, А.Н. Веригин, В.Г. Джангриян. СПб.: Изд. С.-Петербургского ун-та, 2000. - 340 с.

27. Варьяш Г.М. Приготовление увлажненных смесей/ Г.М. Варьяш, Е.С. Надёжин// Автоматизация: проблемы, идеи, решения: Сб. научных трудов международной конференции. Под ред. Ю.Л. Маткина, А.С. Горелова, Тульский гос. ун-т. Тула: "Гриф и К0 , 2002. С. 95-97.

28. Васильцов Э.А. Аппараты для перемешивания жидких сред: Справочное пособие/ Э.А. Васильцов, В.Г. Ушаков. Л.: Машиностроение. Ле-нингр. отд-ние, 1979. - 272 с.

29. Вентцель Е.С. Теория случайных процессов и её инженерные приложения/ Е.С. Вентцель, Л.А. Овчаров. Учеб. пособие для вузов. - 2-е изд. -М.: Высш. школа, 2000. -383 с.

30. Глуз М.Д. Время гомогенизации при перемешивании неньютоновских жидкостей/ М.Д. Глуз, И.С. Павлушенко// Прикл. химия, М.: Машиностроение, 1966, т.39, Вып. 12, С. 2719-2724.

31. Гончаревич И.Ф. Вибрационная техника в пищевой промышленности/ И.Ф. Гончаревич, Н.Б. Урьев, М.А. Талейсник; Под общ. ред. Н.Б.Урьева. -М.: Пищ. пром-сть,1977. 279с.

32. ГОСТ 2211-65 (ИСО 5018-83) Огнеупоры и огнеупорное сырьё. Методы определения плотности. Введ. 1966-07-01. М.: Изд-во стандартов, 1992.-8 с.

33. ГОСТ 2409-95 (ИСО 5017-88) Огнеупоры. Метод определения кажущейся плотности, открытой и общей пористости, водопоглощения. Введ. 1997-01-01.-М.: Изд-во стандартов, 1996.- 12 с.

34. Джонс Дж.К. Методы проектирования/ Дж.К. Джонс. Пер. с англ. -2-е изд., доп. М.: Мир, 1986. - 326 с.

35. Дитрих Я. Проектирование и конструирование: Системный подход/ Я. Дитрих. Пер. с польск. М.: Мир, 1981. - 456 с.

36. Длин A.M. Математическая статистика в технике/ A.M. Длин. 3-е изд. перераб. и доп. - М.: "Советская наука", 1958. - 468 с.

37. Добровольский А.Г. Абразивная износостойкость материалов: Справочное пособие/ А.Г. Добровольский, П.И. Кошеленко. Киев.: "Техника", 1989.- 128 с.

38. Ершов М.Ю. Моделирование процесса нанесения связующего на зёрна формовочной смеси/ М.Ю. Ершов// Машиностроитель, М.: Машиностроение, 2000. № 11. С. 28-29.

39. Ершов М.Ю. Опыт разработки и освоения смесителя формовочных материалов/ М.Ю. Ершов, А.В. Трещалин// Литейное производство, М.: Машиностроение, 2000. № 11. С. 12-14.

40. Жерарден П. Морфологический анализ метод творчества/ П. Же-рарден// В кн.: Руководство по научно-техническому прогнозированию. - М.: Прогресс, 1977. С. 221-234.

41. Заявка 40068446 ФРГ, МПК7 В 22 С5/04, В 01 F 7/001. Смеситель/ Ф. Бернд (ФРГ) № 4006846.3; заявл. 05.03.1990; опубл. 12.09.91. 2 е.: ил.

42. Ивакин Р.И. Механизм и кинетика процесса обволакивания при смешивании песчано-глинистых формовочных материалов/ Р.И. Ивакин// Литейное производство, М.: Машиностроение, 1982. № 10. С. 14-15.

43. Иванец Г.Е. Корреляционный анализ метода моделирования процесса смешивания/ Г.Е. Иванец, Ю.А. Коршиков, Ю.И. Макаров// Хим. и нефтегазовое машиностроение. 2001. № 3. С. 7 9.

44. Кавецкий Г.Д. Процессы и аппараты пищевой технологии/ Г.Д. Ка-вецкий, Б.В. Васильев. 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Колос, 2000. - 551 с.

45. Казаков М.Г. Исследование процесса приготовления многокомпонентных смесей/ М.Г. Казаков, В.Ф. Першин, Ю.Т. Селиванов, А.Г. Ткачев// Тез. докл. I науч. конф. ТГТУ. Тамбов, 1994. С. 81.

46. Кайнарский Н.С. Корундовые огнеупоры и керамика/ Н.С. Кайнар-ский, Э.В. Дегтярева, Н.Г. Орлова М.: Металлургия, 1981. - 168 с.

47. Канторович З.Б. Машины химической промышленности. Учебное пособие/ З.Б. Канторович. М.: Химия, 1960. - 412 с.

48. Карлин С. Основы теории случайных процессов/ С. Карлин. Под ред. И.Н. Коваленко. М.: Изд. "Мир", 1971. - 536 с.

49. Кафаров В.В. Системный анализ процессов химической технологии. Статистические методы идентификации процессов химической технологии/ В.В. Кафаров, И.Н. Дорохов, J1.H. Липатов М.: Наука, 1982. - 346 с.

50. Кащеев Н.Д. Производство огнеупоров: Учебник/ Н.Д. Кащеев. М.: Металлургия, 1993.-253 с.

51. Ковешников В.А. Системный анализ и оптимизация: Учебное пособие/ В.А. Ковешников. Тула: ТулГУ, 2001. - 130 с.

52. Конструирование и расчет машин химических производств: Учебник для вузов/ Ю.И. Гусев, И.Н. Карасев, Э.Э. Кольман-Иванов, Ю.И. Макаров, М.П. Макевнин, Н.И. Рассказов. М.: Машиностроение, 1985. 406 с.

53. Королев К.М. Механизация приготовления и укладки бетонной смеси/ К.М. Королев. -М.: Стройиздат, 1986. 136 с.

54. Лисовенко А.Т. Технологическое оборудование хлебозаводов и пути его совершенствования/ А.Т. Лисовенко. М.: Легкая и пищевая промышленность, - 1982, - 208 с.

55. Макаров Ю.И. Аппараты для смешения сыпучих материалов/ Ю.И. Макаров. -М.: Машиностроение, 1973. -215 с.

56. Макаров Ю.И. Отечественное и зарубежное оборудование для смешения сыпучих материалов/ Ю.И. Макаров, Б.М. Ломакин, В.В. Харакоз. -М.: Машиностроение, 1964. 88 с.

57. Марков В.А. Совершенствование смесителей для приготовления формовочных смесей/ В.А. Марков// Литейное производство, М.: Машиностроение, 1995. №4-5. С. 59.

58. Модестов В.Б. Определение мощности смесителя, необходимой при смешивании сыпучих материалов/ В.Б. Модестов// Хим. и нефтегазовое машиностроение, М.: Машиностроение, 2003. № 3. С. 7 - 8.

59. Надёжин Е.С. Смеситель для получения качественных смесей/ Е.С. Надёжин// Лучшие научные работы студентов и аспирантов технологического факультета: Сб. ст. Тула: Изд-во ТулГУ, 2005. С. 107-111.

60. Надёжин Е.С. Абразивное изнашивание рабочих органов смесителя/ Е.С. Надёжин// Автоматизация: проблемы, идеи, решения: Материалы международной конференции. Под ред. В.В. Прейса, А.С. Горелова, Тульский гос. ун-т. Из-во ТулГУ, 2004, С. 100-101.

61. Надёжин Е.С. Интегральные показатели качества процесса смешивания/ Е.С. Надёжин// Лучшие научные работы студентов и аспирантов технологического факультета: Сб. ст. Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. С. 205-209.

62. Надёжин Е.С. Качество сухих и увлажнённых смесей/ Е.С. Надёжин// Известия ТулГУ. Серия "Технологическая системотехника". Материалы Четвёртой междунар. электр. научно-технической конференции. Тула, ТулГУ, 2005 г. С. 8-10.

63. Надёжин Е.С. Кинематика смесителя/ Е.С. Надёжин// Автоматизация: проблемы, идеи, решения: Материалы международной научно-технической конференции. 14-15 октября 2005 г. Под ред. В.В. Прейса, А.С. Горелова. Тула: Изд-во ТулГУ, 2005, С. 159-161.

64. Надёжин Е.С. Параметрический ряд смесительных машин/ Е. С. Надёжин// Лучшие научные работы студентов и аспирантов технологического факультета: Сб. ст. Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. С. 209-212.

65. Надёжин Е.С. Процессы смешения и смесители для получения высококачественных полусухих смесей/ Е. С. Надёжин// Идеи молодых новойРоссии: Сб. тез. док. 1-й Всероссийской научно-техн. конф. студ. и асп 24-26 марта 2004 г. Тула: Из-во ТулГУ, 2004. С. 44.

66. Надёжин Е.С. Расчёт параметров смесей и проектирование лопастных и якорных смесителей. Методические указания по лабораторным работам/ Е.С Надёжин, В.И. Золотухин, В.В. Прейс. Тула: ТулГУ, 2006. 24 с.

67. Надёжин Е.С. Тиксотропные свойства вязких сред/ Е.С. Надёжин// Автоматизация: проблемы, идеи, решения: Сб. трудов международной конференции. Под ред. IO.JI. Маткина, А.С. Горелова, Тульский гос. ун-т. Тула: "Гриф и К0", 2003. С. 189-190.

68. Павлушенко И.С. Время гомогенизации и затраты мощности при перемешивании высоковязких неныотоновских жидкостей/ И.С. Павлушенко,Б.Б. Копылёва. В кн. Теория и практика перемешивания в жидких средах. -М., НИИТЭХим, 1973, С. 15-19.

69. Пат. 19907259.0. ФРГ, МПК7 В 01 F 7/16, В 01 F 13/04. Смеситель для приготовления смесей твердых веществ с водой/ X. Джохм (ФРГ) -19907259; заявл. 20.02.1999; опубл. 31.08.2000.-2 е.: ил.

70. Пат. 2049666 Российская Федерация, МПК6 В28 С5/16. Смеситель-активатор / А.И. Адылходжаев, Е.В. Сливинский, Б.Г. Салихов.; заявитель и патентообладатель Ташкентский ин-т ж/д трансп.- № 5048241/33; заявл. 16.06.92; опубл. 10.12.95.-3 е.: ил.

71. Пат. 2151020 Российская Федерация, МПК7 В22 С5/04. Смеситель / М.П. Зуев, Е.И. Серюков, А.Н. Баранчиков, А.А. Волкова.; заявитель и патентообладатель ОАО ТАЗ". № 99100512/02; заявл. 10.01.99; опубл. 20.06.2000.-2 е.: ил.

72. Пат. 575011 ФРГ, МПК2 В22 С5/04, В 01 F7/04. Устройство для смешения материалов / Д. Бениш (ФРГ) № 2025037; заявл. 04.05.75; опубл. 30.09.77; Бюл. № 36. - 2 е.: ил.

73. Пат. 56215 Российская Федерация, МПК8 В 01 F 15/00. Смеситель/B.И. Золотухин, Е.С. Надёжин; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО "ТулГУ". № 2006115858/22; заявл. 11.05.2006; опубл. 10.09.2006; Бюл. № 25 - 1 е.: ил.

74. Першин В.Ф. Использование численных экспериментов для оптимизации процесса смешивания сыпучих материалов/ В.Ф. Першин, Ю.Т. Селиванов, А.В. Орлов// Теор. основы химической технологии. Т. 38. № 2. 2004.C. 209-214.

75. Першин В.Ф. Исследование процесса смешивания полидисперсных материалов/ В.Ф. Першин, B.JI. Негров, Ю.Т. Селиванов// Тез. докл. V Все-союзн. науч.-техн. конф. Северодонецк, 1986. С. 28.

76. Першин В.Ф. Перспективы использования циркуляционных смесителей в промышленности/ В.Ф. Першин, Ю.Т. Селиванов, О.В. Демин// Химическая промышленность сегодня. 2003. № 11. С. 41 44.

77. Половинкин А. И. Основы инженерного творчества: Учеб. пособие для студентов втузов/ А. И. Половинкин.- М.: Машиностроение, 1988. -368 е., ил.

78. Селиванов Ю.Т. К вопросу выбора критерия оценки качества смеси/ Ю.Т. Селиванов, А.В. Орлов// Тез. докл. VI науч. конф. ТГТУ. Тамбов, 2001. С. 238.

79. Селиванов Ю.Т. Моделирование процесса смешивания дисперсных материалов, отличающихся размерами частиц/ Ю.Т. Селиванов, В.Ф. Першин// Теор. основы хим. технологии. 2001. Т. 35. № 1. С. 90 93.

80. Серебряков С.П. Параметры приготовления песчано-глинистых смесей/ С.П. Серебряков, А.Г. Афанасьев// Литейное производство, М.: Машиностроение, 1994. № 8. С. 27-28.

81. Серебряков С.П. Центробежно-лопаточный смеситель/ С.П. Серебряков, А.Г. Афанасьев, П.В. Березина// Литейное производство, М.: Машиностроение, 1997. № 1. С. 22.

82. Серебряков С.П. Центробежно-планетарное приготовление формовочных и стержневых смесей/ С.П. Серебряков// Литейное производство, -М.: Машиностроение, 1993, № 12. С. 14-15.

83. Соколов В.Н. Основы расчета и конструирования машин и аппаратов пищевых производств/ В.Н. Соколов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Колос, 1992.-398 с.

84. Стрелов К.К. Структура и свойства огнеупоров/ К.К. Стрелов. -2-е изд., перераб. и доп. М.: Металлургия, 1982. - 208 с.

85. Стренк Ф. Перемешивание и аппараты с мешалками/ Ф. Стренк. Пер. с польск. Под ред. Щупляка И. А. Л.: Химия, 1975. - 384 с.

86. Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики: Учеб. для вузов/ С.М. Тарг. 10-е изд. -М.: Высш. шк., 1986. - 416 с.

87. Телешов А. В. Производство сухих строительных смесей. Критерии выбора смесителя/ А.В. Телешов, В.А. Сапожников// Строительные материалы. 1999. - № 12. - С. 24-27.

88. Уилкинсон У.Л. Неньютоновские жидкости. Гидромеханика, перемешивание, теплообмен/ У.Л. Уилкинсон. Пер. с англ. под ред. Лыкова А.В. -М.: Мир, 1964. 216 с.

89. Урьев Н.Б. Высококонцентрированные дисперсные системы/ Н.Б. Урьев. М.: Химия, 1980. - 320 с.

90. Урьев Н.Б. Пищевые дисперсные системы: Физико-химические основы интенсификации технологических процессов/ Н.Б. Урьев, М.А. Та-лейсник. М.: Агропромиздат, 1985. - 736 с.

91. Урьев Н.Б. Физико-химическая механика и интенсификация образования пищевых масс/ Н.Б. Урьев, М.А. Талейсник. М.: Пищевая промышленность, 1976. - 239 с.

92. Урьев Н.Б. Физико-химические основы технологии дисперсных систем и материалов/ Н.Б. Урьев. М.: Химия, 1988. - 256 с.

93. Хозяев Н.А. Основы проектирования машин и аппаратов пищевых производств/ Н.А. Хозяев. Донской техн. ун-т. Ростов-на-Дону, 1996. -189 с.

94. Холанд Ф. Химические реакторы и смесители для жидкофазных процессов/ Ф. Холанд, Ф. Чапмен. Пер. с анг. Под ред. Ю. М. Жорова. М.: Химия, 1974,-364 с.

95. Чувпило А.В. Новое в теории и технике приготовления порошковых смесей/ А.В. Чувпило. М, 1964, 74 с.

96. Чувпило А.В. Приготовление многокомпонентных порошковых материалов/ А.В. Чувпило//Сб. "Новое в производстве источников тока". ЦИНТИЭЛЕКТРОПРОМ. М., 1961, С. 33-53, ил.

97. Штербачек 3. Перемешивание в химической промышленности/ 3. Штербачек, П. Тауск. Пер. с чешского. Под ред. Павлушенко И. С. Л.: ГНТИ хим. лит., 1963. - 420 с.

98. Devahastin Sakamon. A study of turbulent mixing of confined impinging streams using a new composite turbulence model/ Sakamon Devahastin, Arun S. Mujumdar// Ind. and Eng. Chem. Res. - 2001. 40, № 22, -P. 4998-5004.

99. Ralf Wiechmann. Am europaischen Mischanlagenmarkt geht der Trend zu Sonderanfertigungen Maschinenmarkt/ Wiechmann Ralf// -1999. 105, № 51-52, 7 p.

100. Sano Yuji. Effects of paddle dimensions and baffle conditions on the interrelations among discharge flow rate, mixing power and mixing time in mixing vessels/ Sano Yuji, Usui Hiromoto// J. Chem. Eng. Jap. 1987. 20, № 4, - P. 399404.

101. Tanguy Philippe A., Nienow Alvin W. Engineering research on mixing: state of the art introductory remarks/ Philippe A. Tanguy, Alvin W. Nienow// Can. J. Chem. Eng. -1998. 76, № 3, P. 339-685.

102. Villermaux Emmanuel. Mixing: Kinetics and geometry/ Emmanuel Villermaux// ICTAM 2000: 20th International Congress of Theoretical and Applied Mechanics, Chicago, 27 Aug.-2 Sept., 2000, - P. 308-316.

103. Каталог продукции "Завода нестандартного технологического оборудования" Электронный ресурс. Электрон, дан. - http://www.znpo. ru

104. Каталог продукции фирмы "Виброком" Электронный ресурс. -Электрон, дан. http://www.vibrocom. ru

105. Каталог продукции фирмы "Zyklos " Электронный ресурс. Электрон. дан. - http://www. zyklos. de

106. Каталог продукции фирмы "Eirish" Электронный ресурс. Электрон. дан. - http://www. eirish. de

107. Каталог продукции фирмы "Ruber-Mischtechnik" Электронный ресурс. Электрон, дан. - http://www. ruberg.com