CC BY
221
Достоверность высказанных предположений подтверждена результатами компьютерного моделирования функционирования ИИС ОПД. В качестве изображений использовались фрагменты снимков поверхности Земли типа «Горы».
На рис. 1. представлены результаты компьютерных экспериментов по определению зависимости математического ожидания ЫЕ относительной погрешности оценки смещения и доверительного интервала D0,95 (серый фон) от интенсивности освещенности P(t).
Эксперименты проводились при начальном смещении изображений равном 5 пикселям и 10 градусам для плоско-параллельного движения и вращения в плоскости движения соответственно.
Таким образом, показана инвариантность предложенного метода функционализации параметров изображения к изменению условий интенсивности освещенности сцены.
Список литературы:
1. Кузнецов П.К., Мартемьянов Б.В., Семавин В.И., Чекотило Е.Ю. Метод определения вектора скорости движения подстилающей поверхности // Вестник Самарского технического университета. Серия Технические науки. - 2008. - № 2 (22). - С. 96-110.
2. Black M.J., Anandan P. A framework for the robust estimation of optical flow// ICCV’93, May. - 1993. - P. 231-236.
АНАЛИЗ МЕТОДОВ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛ И СРЕДСТВ ДЛЯ ИХ РЕАЛИЗАЦИИ
© Шкарпеткин Е.А.*
Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, г. Белгород
Рассмотрены основные методы получения гранул из различных порошкообразных материалов. Проведён анализ оборудования для получения гранул и представлена их классификационная схема. Определены основные направления развития и совершенствования оборудования для гранулирования порошкообразных материалов.
Во многих отраслях промышленности (строительных материалов, химической, металлургической, пищевой и др.), а также в сельском хозяйстве широкое применение получили гранулированные материалы. В связи с
* Аспирант кафедры Технологических комплексов, машин и механизмов.
таким разнообразным применением этих материалов, а соответственно и предъявляемым к ним требованиям по гранулометрическому составу, прочности, теплопроводности, влагопотребности и др., разработано большое количество способов и оборудования для их производства.
В зависимости от механизма гранулообразования можно выделить основные методы гранулирования и технические средства для их реализации, которые систематизированы и представлены в виде классификационной схемы рис. 1.
Гранулирование методом окатывания на движущейся поверхности, является наиболее распространённым и широко применяемым, и отличается большим разнообразием технических средств для его реализации. (рис. 1 а) Метод заключается в предварительном образовании агломератов из равномерно смоченных частиц или в наслаивании сухих частиц на смоченные ядра - центры гранулообразования. Этот процесс обусловлен действием капиллярно-молекулярных сил сцепления между частицами и последующим уплотнением структур за счет сил взаимодействия между частицами в плотном динамическом слое в результате действия гравитационно-центробежных сил в грануляторах барабанного и тарельчатого типа.
Грануляторы барабанного типа представляют собой вращающуюся цилиндрическую обечайку с закрепленными на ней бандажами.
Грануляторы оснащены: загрузочным и разгрузочным устройством, роликовыми опорными станциями, упорными роликами и закреплённым на обечайке зубчатым венцом, с помощью которого передается вращение гранулятору от привода. Для уменьшения налипания влажного материала внутреннюю стенку барабана футеруют резиной. К преимуществам относят: простота конструкции и эксплуатации, большая единичная мощность, а также возможность комбинирования процессов гранулирования, сушки и классификации в барабанных грануляторах-сушилках. К недостаткам следует отнести: неравномерный гранулометрический состав продукта на выходе из гранулятора, обусловленный неравномерностью увлажнения гранулируемой шихты, необходимость периодической чистки налипшего материал на стенки гранулятора и узла выгрузки.
Тарельчатые грануляторы предназначены для гранулирования порошкообразных материалов и состоят из станины, на которой установлена тарелка с форсунками, закрытая кожухом. При работе гранулятора порошкообразный продукт через загрузочный штуцер подают на наклонную вращающуюся тарелку, где он увлажняется связующей жидкостью из форсунок и окатывается до гранул заданной величины. Угол наклона тарелки можно изменять с помощью специального механизма. Эти грануляторы обеспечивают высокую удельную производительность и эффективность процесса гранулирования. К недостаткам грануляторов этого класса следует отнести отсутствие возможности совмещения процессов гранулирования и аммонизации.
Рис. 1. Классификационная схема аппаратов для гранулирования порошкообразных материалов
380 НАУКА И СОВРЕМЕННОСТЬ-2010
Среди ротационных аппаратов выделяют также центробежные (планетарные) грануляторы в которых процесс окатывания реализуется благодаря трению материала о гладкие стенки барабана, движущегося по круговой орбите. Основным недостатком этих устройств является вероятность раскалывания и не высокая прочность получаемых гранул.
Ленточные грануляторы - это движущаяся, отбортованная бесконечная лента, расположенная под углом к горизонту. Процесс гранулирования происходит за счёт пересыпания порошка по движущейся поверхности. Преимуществом считается простота конструкции и доступность обработки слоя материала связующим. Недостатки - низкая производительность и сложность герметизации.
Скоростные (лопастные) грануляторы - это по сути лопастные смесители, оборудованные устройствами для подачи жидкого и твёрдого компонентов, а иногда аммиака и пара. Эта конструкция также позволяет проводить процесс окатывания. Достоинства этих грануляторов - компактность и высокая производительность. Недостатком считается повышенная, относительно других грануляторв, вероятность раскалывания и агломерации гранул.
Виброгрануляторы (рис. 1 б) представляют собой аппараты с вибрирующим корпусом или отдельными деталями, помещенными в слой материала. Аппарат с цилиндрической горизонтальной рабочей камерой, совершающей круговые колебания в вертикальной плоскости, выполняют одно-или двухкорпусными с дебалансными или эксцентриковыми вибраторами. Применяют также лотковые аппараты, имеющие небольшую высоту и позволяющие организовать любой характер потока реагентов или фаз. Удельная производительность виброгрануляторов выше, чем у барабанных, кроме того прочность гранул выше получаемых в других грануляторах окатывания [1].
Гранулирование методом прессования (рис. 1 в) основано на свойстве сыпучих материалов уплотняться под действием высоких давлений. При уплотнении порошков под высоким давлением возможно также спекание твердых частиц в зоне деформации, химическое взаимодействие с образованием новых соединений. Полученный в результате уплотнения брикет (плитка или лента) дробится и направляется на рассев для отбора кондиционной фракции, являющейся готовым продуктом. Технически это реализуется в устройствах, называемых экструдерами и пресс вальцами. Экструдеры в свою очередь имеют разнообразные конструкции, классифицирующиеся по особенностям исполнения устройств для продавливания шихты через фильеры [1].
Гранулирование агломерацией в аппаратах с псевдоожиженным слоем (рис. 1 г) получило широкое применение в связи с большой интенсивностью процессов, протекающих, как правило, совместно с сушкой или охлаждением, классификацией по размерам, химическим взаимодействием.
Классификация устройств, осуществляющих гранулирование этим методом, затруднена их разнообразием, однако как существенный классифи-
кационный признак можно использовать особенность ввода тепло или хладоносителя: со сжижающим агентом (под газораспределительную решётку); с распыливающим агентом; внутрь слоя, путём установки теплообменных устройств или сжигания топлива. Большое значение имеет возможность подачи исходного продукта в псевдоожиженный слой: подача пульпы и разбавленных растворов на поверхность псевдоожиженного слоя с обдувом факела высокотемпературным теплоносителем; подача концентрированных пульп, растворов и плавов внутрь псевдоожиженного слоя форсункой, установленной сбоку аппарата, с организацией горизонтального факела распыла; подача растворов и суспензий форсунками, установленными в основании газораспределительной решетки, с организацией вертикального факела распыла.
Гранулирование методом разбрызгивания жидкости (пульп, растворов, суспензий или плавов) на поверхность частиц псевдоожиженного или взвешенного слоя заключается в нанесении на частицы-центры гранулооб-разования тонких пленок исходного вещества и кристаллизации его за счет тепла, подводимого извне или за счет тепла кристаллизации. (рис. 1 д).
Гранулирование кристаллизацией капель расплава, также имеют свои особенности, заключающиеся в конструкции диспергаторов, предназначенных для распыления расплавов. Они являются одним из основных устройств грануляционных башен, процесс гранулирования в которых происходит за счёт противотока хладагента и капель расплава [1-4].
Однако следует отметить, что в связи с ростом малых промышленных предприятий малого и среднего бизнеса, где требуется возможность быстрой переориентации производства; возросшими требованиями к теплоизоляционным материалам; повышенным вниманием к сбережению топливных и энергетических ресурсов; необходимостью максимального использования техногенных материалов, а так же решения экологических задач, возникает необходимость в новом высокоэффективном и энергосберегающем оборудовании. Таким образом, решение этой проблемы представляет собой комплексную задачу, включающую в себя:
- конструктивно-технологическое совершенствование существующих аппаратов для производства гранул;
- разработку новых агрегатов, сочетающих в себе комбинацию различных способов гранулирования;
- разработку энергоэффективных технологий производства гранулированных материалов.
Список литературы
1. Айнштейн В.Г., Захаров М.К., Носов Г.А. и др. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии: учебник в 2 кн. - Кн. 2. - М.: Университетская книга; Логос; Физматкнига, 2006. - С. 1474-1490.
2. Классен П.В. Метод расчета процессов гранулирования и классификации, совмещенных в одном аппарате // Реф. инф. НИУИФ «Промышленность минеральных удобрений и серной кислоты». - М.: НИИТЭХИМ, 1976. - Вып. 10. - С. 1.
3. Лыков М.В., Коротков М.А., Белозеров Л.П. Новый способ и аппарат для получения гранулированных продуктов // Тр. НИУИФ. - 1973. -Вып. 221. - С. 196-213.
4. Шахова Н.А., Рычков А.И. Получение сухой гранулированной нитрофоски из пульпы в аппарате с псевдоожиженным слоем // Химическая промышленность. - 1962. - № 11. - С. 839-842.
