CC BY
13
Лаврик Александр Юрьевич, канд. техн. наук, научный сотрудник, lavrik_ayu@pers.spmi. ru, Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский горный университет,
Буслаев Георгий Викторович, канд. техн. наук, научный руководитель, buslaev_GV@pers.spmi.ru, Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский горный университет,
Двойников Михаил Владимирович, д-р техн. наук, заведующий кафедрой, dvoynikov_MV@pers.spmi.ru, Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский горный университет,
Сериков Владимир Александрович, аспирант, si95035@stud.spmi.ru, Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский горный университет
PERMAFROST THERMAL STABILIZATION USING ABSORPTION REFRIGERATORS A.Yu. Lavrik, G.V. Buslaev, M.V. Dvoinikov, V.A. Serikov
The article relates to the _ field of thermal stabilization of permafrost grounds to maintain the stability of pile foundations using refrigeration machines. In recent years, the number of large-scale projects in the fuel, energy and transport industries being implemented in the north of Russia has sharply increased. In the conditions of the growing average annual atmospheric temperature, one of the key tasks is to ensure the stability of the buildings under construction. A great danger is the increase in the temperature of permafrost grounds, which are the basis of pile foundations. This entails a decrease in the strength of the foundations, deformation and destruction of infrastructure. In this regard, given some disadvantages of the currently used technical solutions, the development of new innovative ways to maintain the frozen state of the grounds is relevant. In addition to the widespread methods, which include the creation of a ventilated underground and the installation of soil thermal stabilizers, alternative methods are being actively developed that involve the use of refrigeration machines to freeze the ground. The article proposes the concept of using absorption refrigerators to maintain the _ frozen state of the ground, which do not create a load on the power supply network of the facility due to the consumption of waste heat energy from a technological source.
Key words: cooling, temperature, frozen, unit, freezing.
Lavrik Alexander Yurievich, candidate of technical sciences, researcher, lavrik_ayu@pers.spmi.ru, Russia, St. Petersburg, St. Petersburg Mining University,
Buslaev George Viktorovich, candidate of technical sciences, scientific director, buslaev_GV@pers.spmi.ru, Russia, St. Petersburg, St. Petersburg Mining University,
Dvoinikov Mikhail Vladimirovich, doctor of technical sciences, head of the department, dvoyni-kov_MV@pers.spmi.ru, Russia, St. Petersburg, St. Petersburg Mining University,
Serikov Vladimir Aleksandrovich, postgraduate, si95035@stud.spmi.ru, Russia, St. Petersburg, St. Petersburg Mining University
УДК 621.922; 621.921.34
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-10-482-485
КЛАССИФИКАЦИЯ СПОСОБОВ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ГЕТЕРОГЕННЫХ СМЕСЕЙ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИХ РЕАЛИЗАЦИИ
И.А. Юраскова
В работе представлены классификации конструкций смесительного оборудования и движения потоков частиц внутри смесителя. Произведен анализ способов приготовления гетерогенных смесей. Показаны преимущества отказа от традиционных технологий смешения.
Ключевые слова: гетерогенная смесь, компонент, смешение, смеситель, детерминированное формирование однородности.
Приготовление гетерогенных смесей является распространенным технологическим процессом, востребованным в различных отраслях промышленности. Компоненты, составляющие гетерогенную смесь, имеют границу раздела фаз и могут быть различны по размеру, физико-механическим и химическим свойствам. Приготовление таких смесей возможно различными способами.
Традиционный способ - смешение путем перемещения частиц в рабочем объеме смесителя. Под смешением понимают технологический процесс, в результате которого первоначально находящиеся раздельно компоненты после равномерного распределения каждого из них в смешиваемом объеме материала образуют однородную смесь [1].
Наиболее общие классификации традиционного смесительного оборудования построены на разделении по конструктивному признаку [1,2], принципу организации технологического процесса [3], по получаемому относительному содержанию ключевого компонента и наполнителя в готовой смеси [4] (рисунок).
Классификации смесительного оборудования
По конструктивному признаку выделяют смесители с вращающимся корпусом, со стационарным корпусом и вращающимся перемешивающим органом. В свою очередь смесители с неподвижным корпусом по расположению рабочих узлов: горизонтальные, вертикальные.
По принципу организации технологического процесса: смесители периодического и непрерывного действия. В смесителях периодического действия смешение компонентов осуществляется в ограниченном объеме (не превышающем 5 м3) до достижения требуемой степени однородности [1]. В смесителях непрерывного действия потоки смешиваемого материала подвергаются смешению в процессе перемещения от загрузочного к разгрузочному устройству [5]. По сравнению со смесителями периодического действия имеют более высокую производительность при снижении удельных энергозатрат, себестоимости готового продукта и более широкие возможности по автоматизации процесса.
По относительному содержанию ключевого компонента и наполнителя: миксеры, супермиксеры, нонмиксеры. Миксеры позволяют производить смесь с примерно равным количеством наполнителя и ключевого компонента, содержание которого не более 8-15%. Супермиксеры - наполнителя больше, чем ключевого компонента, уровень отклонения не более 2-6%. Нонмиксеры - содержание наполнителя значительно превышает ключевой компонент, уровень отклонения не более 0,5-3%.
Классификацию конструкций можно дополнить рассмотрением движения потоков частиц внутри смесителя (рис. 1).
По механике переноса компонентов можно выделить смесители циркуляционного, объемного, диффузионного, конвективного смешивания.
В циркуляционных устройствах основной поток частиц движется по замкнутому контуру, образованному соединением отдельных рабочих зон. Объемное смешение заключается в перемещении и последующем разрушении блоков частиц рабочим органом [3]. Диффузионный механизм смешения основан на увеличении прозорности материала и свободном перемещении частиц за счет вибрации или псевдоожижения. Конвективное смешение реализуется путем одновременного перемещения и внедрения частиц [6].
По способу перевода компонентов во взвешенное или разряженное состояние можно выделить смесители: гравитационные, принудительного действия, вибрационные, пневматические. В гравитационных смесителях смешение происходит от столкновений определенных объемов частиц, поднимаемых вверх [5]. Принудительное действие основано на механическом движении рабочих органов и корпуса смесителя. При вибрационном смешение перемещение компонентов обеспечивают возвратно-поступательное движение рабочего органа без применения подвижных механических устройств [7]. В пневмосмесителе частицы поднимаются под воздействием энергоносителя, перемешивание в слое осуществляется увеличением скорости воздуха.
Частные классификации рассматривают конкретные типы смесителей: с подвижной лентой [8], гравитационные [5,9,10], вибрационные [11].
Современное смесительное оборудование оснащается устройствами, выполняющими совмещенные процессы, такие как сушка, измельчение, увлажнение, выведение пыли, уплотнение, разрыхление, аэрация, гранулирование. Традиционный способ приготовления смеси не позволяет достигать гарантированной однородности смеси, а также является высоко энергозатратным.
Отказ от традиционных производственных технологий имеет ряд преимуществ. Способ приготовления смеси, заключающийся в порционном внесении одного компонента в другой, позволяет уменьшить образование трудно разрушаемых агломератов [8]. Устройства [12,13] осуществляют внедрение компонента в уложенный слой за счет возвратно-поступательных движений наклонно расположенных желобов.
Получать смеси с заранее известными качественными характеристиками позволяет способ упорядоченной укладки малых доз (нонмиксинг) [4]. Формирование нестохастической смесевой структуры реализуется устройствами (нонмиксерами) за счет поворота емкости вокруг собственной оси, компоненты распределяются угловыми секторами [14,15] или по окружности внутри тары под действием гравитации [16]. Сравнение традиционного оборудования и нонмиксеров представлено в таблице.
Параметры оборудования для приготовления смесей
Параметры Традиционные смесители [17, 18, 19] Нонмиксеры
Соотношение компонентов 1:10 1:20 и выше
Уровень отклонения содержания ключевого компонента, % 2,0 и выше 0,5 и выше
Средняя потребляемая мощность, кВт 4-10 1,5
Процесс формирования смеси стохастический детерминированный
Современное производство ориентировано на достижение однородности, получение сложных рецептур, более точное содержание ключевых компонентов. Технические решения, позволяющие детерминировано формировать смесь, являются наиболее перспективными. В этом случае гарантированная концентрация ключевого компонента в единице продукции достигается при минимальном его содержание во всем объеме, что обеспечивает сразу несколько технико-экономических эффектов: повышение качества продукта и как следствие повышение конкурентоспособности на смесевой продукции рынке, уменьшение необходимых производственных площадей и потребление энергоресурсов, улучшение экологических показателей производства в целом, безопасность эксплуатации и многое другое.
Список литературы
1. Макаров Ю.И. Аппараты для смешения сыпучих материалов. М.: Машиностроение, 1973.
216 с.
2. Фадин Ю.М., Шеметова О.М. Применение пневматических смесителей в строительстве // Механизация и автоматизация строительства. 2020. С. 250-254.
3. Тимонин А.С. Машины и аппараты химических производств: Учебное пособие для вузов / А.С. Тимонин, Б.Г. Балдин, В.Я. Борщев Ю.И Гусев и др.; под общей редакцией А.С. Тимонина. Калуга: Издательство Н.Ф. Бочкаревой, 2008. 872 с.
4. Евсеев А.В. Теория и оборудование детерминированного формирования однородности гетерогенных смесей: дис. ... доктора технических наук: 05.02.13. Тула, 2021. 297 с.
5. Анциферов С.И. Повышение эффективности процесса смешивания за счет совершенствования конструкции планетарного смесителя: дис. ... кандидата технических наук: 05.02.13. Белгород, 2017. 187 с.
6. Краснов И.Н., Филин В.М., Глобин А.Н., Ладыгин Е.А. Производство комбикормов в условиях личных подсобных и фермерских хозяйств: монография. Зерноград: ФГБОУ ВПО АЧГАА, 2014. 228 с.
7. Коробчук М.В., Веригин А.Н. Обзор современных вибрационных смесителей сыпучих материалов и тенденции их развития // Южно-сибирский научный вестник. 2020. № 4. С. 32-45.
8. Бакин М.Н. Совершенствование процесса смешивания сыпучих материалов в новом аппарате с подвижной лентой: дис. ... кандидата технических наук: 05.17.08. Ярославль, 2014. 179 с.
9. Волков М.В. Метод расчета процесса смешивания сыпучих материалов в новом аппарате с открытой рабочей камерой: дис. ... кандидата технических наук: 05.17.08. Ярославль, 2014. 138 с.
10. Верлока И.И., Капранова А.Б., Лебедев А.Е. Современные гравитационные устройства непрерывного действия для смешивания сыпучих компонентов // Инженерный вестник Дона. 2014. [Электронный ресурс] URL: http://ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4v2014/2599 (дата обращения: 10.05.2022).
11. Коробчук М.В., Веригин А.Н. Обзор современных вибрационных смесителей сыпучих материалов и тенденции их развития // Южно-сибирский научный вестник. 2020. № 4. С. 32-45.
12. Пат. 2309841 Российская Федерация, МПК В 28 С 5/36. Способ приготовления сухой строительной смеси / В.И. Трофимов, В.Е. Лебедев. Опубл. 10.11.07.
13. Пат. 2363573 Российская Федерация, МПК В 28 С 5/36. Устройство для приготовления сухой строительной смеси / В.И. Трофимов, М.А. Смирнов, В.Е. Лебедев, А.А. Чугреев, И.С. Калинин. Опубл. 10.08.09, Бюл. № 22.
14. Патент 2129911 РФ. Способ смешения сыпучих компонентов и устройство для его реализации / А.Н. Лукаш, И.А. Клусов, А.В. Евсеев. Опубл. 10.05.99. Бюл. №13.
15. Патент 2271243 РФ. Способ смешения сыпучих компонентов и устройство для его реализации / А.Н. Лукаш, А.В. Евсеев, Т.А. Овчинникова, К.В. Власов, О.В.Карпухина. Опубл. 10.03.06. Бюл. №7.
16. Патент 2707998 РФ. Способ получения смеси из сыпучих компонентов и устройство для его осуществления / А.В. Евсеев. Опубл. 03.12.19. Бюл. №34.
17. Официальный сайт компании «Buhler» [Электронный ресурс] URL: https://former.buhlergroup.com/europe/ru/9869.html (дата обращения: 18.10.2022).
18. Официальный сайт компании «Gericke» [Электронный ресурс] URL: https://www.gerickegroup.com/contact/russia (дата обращения: 18.10.2022).
19. Каталог смесительного оборудования компании «АЙРИХ» [Электронный ресурс] URL: https://www.eirich.ru/ru/tekhnologiia/smesitelnoe-oborudovanie (дата обращения: 18.10.2022).
Юраскова Ирина Андреевна, аспирант, yuraskova. ira@yandex. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
CLASSIFICATION OF METHODS OF PREPARING HETEROGENEOUS MIXTURES AND EQUIPMENT
FOR THEIR IMPLEMENTATION
I.A. Yuraskova
The work involves mixtures of structures of mixing equipment and particle flows inside the mixers. The preparation of heterogeneous mixtures was analyzed. The advantage of abandoning traditional blending technologies is expected.
Key words: heterogeneous mixture, component, mixing, mixer, deterministic formation of homogeneity.
Yuraskova Irina Andreevna, postgraduate, yuraskova. ira@yyandex. ru, Russia, Tula, Tula State
University
УДК 623.437.3.093; 629.03; 629.36 DOI: 10.24412/2071-6168-2022-10-485-492
КОМПЛЕКСНАЯ МОДЕРНИЗАЦИЯ ШАССИ ДВУХЗВЕННОГО ГУСЕНИЧНОГО
ТРАНСПОРТЕРА
Р.Ю. Добрецов, Юньфэн Шэнь, А.А. Лучинович, В.А. Соколова, А.А. Ореховская, Р.Р. Загидуллин, А.А. Иванов
Рассматривается вопрос модернизации шасси двухзвенного гусеничного транспортера путем применения электромеханического привода секций. В качестве прототипа выбрано шасси транспортеров серии ДТ с механической трансмиссией, серийно выпускаемое в Российской Федерации. Предлагаемая схема гибридной силовой установки может быть определена, как вариант параллельно-последовательного гибрида. Актуальность концепции определена ожиданием появления эксплуатационных преимуществ (повышение надежности, маневренности и управляемости, проходимости, тягово-динамических свойств шасси и экономичности), которые позволят интегрировать такие машины в транспортные системы регионов со слабо развитой инфраструктурой дорожной сети и распространением труднопроходимых участков местности. Предлагаемый комплекс мер по модернизации позволяет сохранить возможность применения двухзвенных транспортеров на грунтах с низкой несущей способностью, на бездорожье, в климатических условиях Дальнего Востока, Крайнего Севера, Арктики и Антарктики. Сохраняется возможность движения машины наплаву. Модернизация может быть осуществлена в заводских условиях с использованием компонент, производимых в Российской Федерации и технологий, освоенных российской промышленностью.
Ключевые слова: устойчивость, управляемость, подвижность, сочлененные гусеничные машины, Дальний Восток, Крайний Север, Арктика и Антарктика.
Регионы Дальнего Востока и Крайнего Севера традиционно характеризуются слабым развитием инфраструктуры и системными проблемами эффективности управления наземным транспортом. Слабо развитая дорожная сеть и типичные характеристики местности (обводненные территории, болота второго и третьего типов, грунты со слабым поверхностным слоем) заставляют в весенне-летний период для доставки важных грузов использовать специальные транспортные средства сверхвысокой проходимости. При этом наибольшую эффективность в условиях бездорожья показывают плавающие двухзвенные
485
