CC BY
69. Мухин В.А., Новиков В.Ю. // Прикл. биохимия и мик-робиол. 2001. Т. 37. № 5. С. 633-638;
Mukhin V.A. Novikov V.Yu. // Prikl. Biokhimiya i mikro-biol. 2001 . V. 37. N 5. P. 633-638 (in Russian).
10. Dische Z. // J. Biol. Chem. 1947. V. 167. N 1. P. 189-198.
11. Jo J.-H., Do J.-R., Kim Y.-M., Kim D.-S., Lee T.-K., Kim S.-B., Cho S.-M., Kang S.-N., Park D.C. // The Food Sci. Biotechnol. 2005. V. 14. N 5. P. 651-655.
12. Деркач С.Р. Нефелометрический метод анализа: Метод. указания к лабораторным работам по курсу коллоидная химия. Мурманск: МГТУ. 2003. 23 с.;
Derkach S.R. Method of nephelometric analysis: Method. instructions to laboratory works on a colloidal chemistry course. Murmansk: MGTU. 2003. 23 p. (in Russian).
13. Государственная фармакопея СССР. Вып. 1. Общие методы анализа / сост. Бабаян Э. А. и др. / 11-е изд. М.: Медицина. 1987. 336 с.;
State pharmacopeia of the USSR. V 1 . General methods of the analysis / E. A. Babayan etc. / 11th prod. M.: Meditsyna. 1987. 336 p. (in Russian).
14. Рыба, морские млекопитающие, морские беспозвоночные и продукты их переработки. Методы анализа : ГОСТ 7636-85. Введ. 01. 01. 1986. М.: Изд-во стандартов. 1985. 141 с.;
Fish, sea mammals, sea invertebrates and products of their processing. Analysis methods: GOST 7636-85. since 01. 01. 1986. M. : Publishing house of standards, 1985. 141 p. (in Russian).
15. Новиков В. Ю., Порцель М. Н. Патент РФ 2458134. МПК A61K31/726, A61K31/737. № 2010153884/10; опубл. 10. 08. 2012. Б.И. 2012. № 22. С. 225
Novikov V.Yu., Portsel M.N. RF Patent 2458134. IPC A61K31/726, A61K31/737. N 2010153884/10; publ. 10. 08. 2012 (in Russian).
16. Крылов В.Б., Грачев А.А., Устюжанина Н.Е., Ушакова Н.А., Преображенская М.Е., Козлова Н.И., Порцель М.Н., Коновалова И.Н., Новиков В.Ю., Шашков A.C., Нифантьев Н.Э. // Изв. Акад. наук. Сер. Хим. 2011. № 4. С. 731-738;
Krylov V.B., Grachev A.A. Ustyuzhanina N.E., Ushakovа N.A., Preobrazhenskaya M.E., Kozlova N.I. Portsel M.N., Konovalova I.N., Novikov V.Yu., Shashkov A.C., Nifantyev N.E. //Izv. Akad. Nauk. Ser. Khim. 2011. N 4. P. 731-738 (in Russian).
17. Komano T. Studies on the chemical structure of mucopolysa-ccharides: Thesis of Dissertation. Kyoto: Kyoto University. 1962. 111 p.
Кафедра химии
УДК 621.867.4-492.2
И.И. Верлока, М.Н. Бакин, А.Б. Капранова
ОБ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РАСПРЕДЕЛЕНИЯХ ЧАСТИЦ СЫПУЧИХ КОМПОНЕНТОВ
В РАЗРЕЖЕННЫХ ПОТОКАХ
(Ярославский государственный технический университет) e-mail: [email protected]. [email protected], [email protected])
Анализируются экспериментальные результаты по определению угла распылива-ния (разбрасывания) частиц твердых дисперсных сред при взаимодействии со щеточными элементами, имеющими однонаправленную спиральную винтовую навивку на цилиндрической поверхности смесительного барабана, который вращается над движущейся горизонтальной лентой.
Ключевые слова: сыпучий материал, смешивание, смесительный барабан, щеточные элементы (била), угол распыливания (разбрасывания)
Применение системно-структурного анализа к решению проблемы проектирования смесительного оборудования для получения однородных твердых дисперсных смесей предполагает сравнение теоретико-экспериментальных исследований указанного процесса. Использование щеточных элементов в смесителях механического типа относится к одному из перспективных спо-
собов смешивания сыпучих материалов в дисперсных состояниях. С целью проведения экспериментальных исследований распределений частиц для сыпучих компонентов в разреженных потоках при взаимодействии со щеточными элементами создан опытный стенд (рис. 1). В качестве критериев указанных распределений сыпучих компонентов (/ = 1, 2), подаваемых в зазор между
вращающимся смесительным барабаном 1 со щеточными элементами 2 и движущейся лентой 3 в виде слоев 4, выбраны их массовые доли т7/Е7Ект7к в составе образованной смеси (с учетом разбиения по фракциям к= 1,..., п/) в ячейках фиксированной ловушки 5 с параллельными ячейками, расположенной вертикально за барабаном 1. Заметим, что щеточные элементы (била) имеют однонаправленную винтовую навивку на цилиндрической поверхности барабана. При работе опытной установки наблюдается распыливание (разбрасывание) сыпучих компонентов смесительным барабаном 1 при деформировании щеточных элементов 2 в зазоре с ленной 3, в результате чего образуется разреженный поток частиц зернистых материалов. При этом увеличение частоты вращения барабана 1 приводит к росту угла их распыливания (разбрасывания) вследствие влияния сил аэродинамического сопротивления. К режимным параметрам смесительного барабана относятся: частота его вращения п, шаг описанной винтовой навивки къ, высота зазора между барабаном и лентой к0, высота слоев на ленте кь; к конструктивным - радиус гъ и длина барабана Ьъ, длина бил 1ъ.
В качестве рабочих веществ выбраны невлажные сыпучие материалы - манная крупа ГОСТ 7022-97 (компонент «1») и природный песок ГОСТ 8736-93 (компонент «2») при соотношении в составе смеси 1:1. По стандартной методике в соответствии с ГОСТ 8735-88 после просева рабочих веществ через сито ГОСТ 4403-91 с номинальным размером отверстий 0,67 мм определены насыпные плотности указанных материалов: рН1 =0,704^ 103 кг/м3 (манная крупа); рН2 = =1,344^ 103 кг/м3 (природный песок). Номинальные размеры отверстий сит (0,67 мм; 0,50 мм; 0,35 мм) определялись по методике, изложенной в ГОСТ 4403-91, с использованием микроскопа с окуляр-микрометром при его цене деления 0,01 мм. Установлено, что процентное содержание частиц от общей массы 7-го компонента с учетом гранулометрического состава соответствует: 81,0% - фракции к=1 с диаметром а?ц=(0,35-0,67) мм и 19,0% -к=2, ^=(0,25-0,35) мм в случае манной крупы (7=1); 40,7% - к=1, ^=(0,50-0,67) мм; 24,0% -к=2, о?22=(0,35-0,50) мм и 35,3% - к=3, для диаметра ё23 до 0,35 мм в случае природного песка (7=2).
щ/1и Е(:та
33 56 74 92 110 128 L46
Рис. 1. Схема опытного стенда для получения разреженных
потоков сыпучих материалов: 1 - смесительный барабан, 2 - щеточные элементы (била), 3 - подвижная лента, 4 - слои
сыпучих материалов, 5 - ловушка Fig. 1. The scheme of experimental bench for rarefied flows obtaining of loose materials: 1 - mixing drum, 2 - brush elements, 3 - moving belt, 4 - layers of loose materials, 5 - trap
Требуемая скорость движения транспортерной ленты и частота вращения смесителей со щеточными элементами устанавливались путем регулирования силы постоянного тока, подаваемого на соответствующие электродвигатели. Объемная подача компонентов смеси производилась открытием заслонок бункеров на разную ширину. Скорость движения ленты была постоянной и составляла vl=0,315 м/с. Диапазоны изменения основных параметров процесса: n=(2-5)102 мин-1; fe=(1,6-3,0)-10"2 м; йо=(2,0-3,0)10"2 м; hL=(0,67-1,0)10-2м при следующих значениях rb =3,0^10"2 м; £ь=1,85^10-1м; 4=4,5^10-2 м. Объемные расходы компонентов: 2и=6^=8,0^10~3 м3/ч.
mi/Si Т,кЩк
0,45 -I
0,40 -
035 -
0,30 -
0.25 ■
0,20 -0,15
0,10 -
0,05 -
0.00 --
56 74 92 110 128 146 а,
б
Рис. 2. Экспериментальные распределения массовых долей компонентов (i=1, 2) по углу распыливания а для различных частот вращения: hs=1,6T0"2 м; й1,=1,0^10"2м; Ло=3,0^ 10-2 м; i=1 - манная крупа ГОСТ 7022-97; i=2 - природный песок ГОСТ 8736-93; а) п=400 мин-1; б) п=500 мин-1 Fig. 2. Experimental distributions of mass fractions of ingredients (i=1, 2) on the angle of spraying, a, for different rotation frequencies: fo=1.6-10"2 m; Al=1.0^10"2 m; h0=3.0-10"2 m; i=1 -semolina GOST 7022-97; i=2 - natural sand GOST 8736-93; а) и=400 min-1; б) и=500 min
а
Результаты экспериментов по определению распределения невлажных частиц манной крупы и природного песка по углу распыливания а, определяемому в зависимости от номера ячейки ловушки и частоты вращения барабана, представлены на рис. 2. Получено, что при увеличении п от 200 мин-1 до 500 мин-1 количество частиц манной крупы в крайних ячейках ловушки возрастает. При п=(2-5)^ 102 мин-1 основное количество частиц природного песка (93-96%) попадает в четыре нижние ячейки ловушки, соответствующие углам распыливания (38°-92°) (рис. 2а). С ростом значений п до 500 мин-1 количество частиц песка в этих четырех ячейках уменьшается до 73% . Более легкие частицы крупы имеют больший угол распы-ливания по сравнению с составляющими песка при равных значениях п, что наиболее ярко проявляется на нижней границе диапазона изменения частоты вращения барабана.
При росте значений п становится шире зона одновременного попадания значительного количества частиц обоих компонентов, что приводит к улучшению качества смеси. Согласно данным рис. 2б экспериментально обоснован теоретический результат сближения максимальных значений для углов распыливания частиц смешиваемых потоков при уменьшении шага винтовой навивки щеточных элементов до 1,6 •10-2 м [1] при использовании стохастического подхода [2]. Дальнейшие
опытные исследования позволили установить, что при сокращении hs почти в 2 раза (с 3,0-10-2 м до 1,6-10-2 м) в случае многостадийного смешивания [3] уменьшается значение коэффициента неоднородности готовой смеси сухих компонентов в 1,6 раза (с 14,5% до 9,3%) при варьировании в пределах: «=(4,0-5,5)-102 мин-1; ^=(4,0-16,0)-10-3 м3/ч обобщенного параметра A=4/h0=(1,3-1,5).
Работа выполнена при поддержке Минобр-науки РФ в рамках базовой части (проект № 626, № госрегистрации 01201460402).
ЛИТЕРАТУРА
1. Капранова А.Б., Бакин М.Н., Верлока И.И., Зайцев А.И. // Вестн. Тамб. гос. техн. ун-та. 2015. Т. 21. Вып. 1. С. 97-104;
Kapranova A.B., Bakin M.N., Verloka I.I., Zaitsev A.I. //
Vestn. Tambov Gos. Tekh. Un-ta. 2015. V. 21. N 1. P. 97104 (in Russian).
2. Капранова А.Б., Бакин М.Н., Лебедев А.Е., Зайцев А.И. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2013. Т. 56. Вып. 6. С. 83-86;
Kapranova A.B., Bakin M.N., Lebedev A.E., Zaitsev A.I.
// Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2013. V. 56. N 6. P. 83-86 (in Russian).
3. Бакин М.Н., Капранова А.Б., Зайцев А.И. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2014. Т. 57. Вып. 10. С. 82-84;
Bakin M.N., Kapranova A.B., Zaitsev A.I. // Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2014. V. 57. N 10. P. 82-84 (in Russian).
Кафедра теоретической механики
