CC BY
34
УДК 631.3
И.Г. Пономаренко
канд. техн. наук, доцент, кафедра теоретической и прикладной механики, Азово-Черноморский инженерный институт
- филиал ФГБОУ ВО «Донской государственный
аграрный университет» в г. Зернограде
В.П. Забродин
д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой теоретической и прикладной механики, Азово-Черноморский инженерный институт
- филиал ФГБОУ ВО «(Донской государственный
аграрный университет» в г. Зернограде
ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА СМЕШИВАНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ СПИРАЛЬНЫМ СМЕСИТЕЛЕМ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ
Аннотация. На основании анализа результатов экспериментальных исследований выявлено влияние конструкции спирального смесителя на качество смешивания удобрений. Установлено, что применение в конструкции смесителя разработанной спирали с установленными внутри неё стержнями позволяет повысить качество смешивания удобрений (в зависимости от параметров и режима работы смесителя коэффициент неоднородности уменьшается на 38...83%). Результаты могут быть использованы при проектировании спиральных смесителей.
Ключевые слова: минеральные удобрения, спиральный смеситель, смесь удобрений.
I.G. Ponomarenko, Azov Black Sea engineering institute - branch Don state agrarian university in Zernograd
V.P. Zabrodin, Azov Black Sea engineering institute - branch Don state agrarian university in Zernograd
IMPROVING THE QUALITY OF MIXING OF MINERAL FERTILIZERS SPIRAL MIXER
Abstract. Based on the analysis of experimental results revealed the influence of the design of spiral mixer for mixing fertilizers. It is established that application in the design of spiral mixer designed with established inside the terminals improves the quality of mixing of fertilizers (depending on the settings and mode of operation of the mixer the coefficient of heterogeneity is reduced by 38...83%). The results can be used in the design of spiral mixers.
Keyweys: mineral fertilizers, spiral mixer, fertilizer mixture'.
Смешение твёрдых сыпучих материалов широко применяется во многих отраслях промышленности и сельскохозяйственного производства. Смешение является сложным механическим процессом, механизм действия которого зависит, главным образом, от конструкции смесителя. Несмотря на то, что в ряде технологий этот процесс является промежуточным, его качество часто определяет качество заключительной операции. В связи с этим необходимо иметь высокопроизводительный, простой по конструкции и надёжный смеситель непрерывного действия.
В качестве такого аппарата может быть применён спиральный смеситель (рис. 1), который состоит из загрузочного устройства 1, обеспечивающего подачу нескольких, подлежащих смешиванию, компонентов, смесительной части 2 и разгрузочного устройства 3.
Смесительная часть такого смесителя представляет собой цилиндрическую спираль, помещённую в кожух, которая при вращательном движении обеспечивает перемещение материала с его одновременным перемешиванием. В процессе его работы в любой точке смешиваемой массы имеют место значительные градиенты скорости, в результате чего происходит быстрое и качественное смешение. Это важное свойство позволяет получать малогабаритную конструкцию с небольшим количеством материалов, находящихся в ней.
Рисунок 1 - Схема спирального смесителя: 1 - загрузочное устройство; 2 - смесительная спираль; 3 - разгрузочное устройство
Качественного смешивания минеральных удобрений в смесительной камере спирального смесителя можно достигнуть двумя способами [1]:
1) увеличением длины смесительной камеры, которое приводит к увеличению времени воздействия спирали на сыпучий материал;
2) увеличением удельной объёмной производительности смесителя, которое увеличивает интенсивность воздействия спирали на материал.
Увеличение длины смесительной камеры приводит к увеличению габаритных размеров смесителя. Поэтому более приемлемым является увеличение удельной объёмной производительности смесителя.
Для этого нами был разработан аппарат [2], увеличивающий интенсивность смешения материалов и, как следствие, повышающий удельную объёмную производительность смесителя. Это достигается путём установки внутри рабочих частей спиралей стержней (рис. 2).
Рисунок 2 - Спираль спирального смесителя: 1 - кожух; 2 - спираль; 3 - стержень
В предложенной конструкции аппарата сыпучий материал, поступивший в кожух, под действием витков спирали транспортируется спиралью к разгрузочному устройству с одновременным высокоинтенсивным за счёт установленных стержней перемешиванием.
Для оценки эффективности предложенного устройства были проведены экспериментальные исследования, заключавшиеся в сравнении традиционной конструкции аппарата с предложенной.
Качество смешивания материалов оценивается коэффициентом неоднородности смеси [3]
^ = — •]— • £ С - С)2,%,
с С ^п -1 ^ ' ' где С - среднее арифметическое значение концентрации ключевого компонента, %; С, - значение концентрации ключевого компонента в ,-ой пробе, %; п - количество проанализированных проб.
При проведении экспериментальных исследований во избежание ошибок, заключающихся в случайных отклонениях в пробах соотношения компонентов, масса проб назначалась исходя из выполнения условия т>тм, где тм - минимальная масса пробы, обеспечивающая достоверность оценки качества смеси, рассчитываемая по формуле [3]
12,6• d3 р
тм = —!-—, г,
C0
где d- среднеарифметический диаметр частиц ключевого компонента, мм; р - среднеарифметическая насыпная плотность материала, г/см ; С0 - заданная концентрация ключевого компонента в пробах, %.
Анализ результатов, проведённых исследований, показывает (рис. 3,а,б), что предложенное изменение конструкции спирального смесителя оказывает значительное влияние на качество смешивания - в зависимости от параметров (отношение шага спирали к её диаметру S/D) и режима работы (частота вращения спирали) снижение неоднородности смеси в предложенной конструкции составило 38...83°% по сравнению к базовой.
Рисунок 3 - Влияние конструкции спирали смесителя на качество смешивания
Таким образом, предложенное изменение конструкции аппарата значительно повышает интенсивность перемешивания материала и, как следствие, увеличивает качество готовой смеси.
Список литературы:
1. Забродин В.П. Внесение смесей минеральных удобрений спирально-шнековыми аппаратами: монография / В.П. Забродин, И.Г. Пономаренко. - Зерноград: ФГБОУ ВПО АЧГАА, 2012. - 107 с.
2. С 1 2239302 КЫ 7А 01 С 15/00. Туковысевающий аппарат / В.П. Забродин, И.Г. Пономаренко (АЧГАА). - № 2003115057; Заявл. 20.05.2003 // Изобретения. - 2004. - № 31.
3. Макаров Ю.И. Аппараты для смешения сыпучих материалов / Ю.И. Макаров. - М.: Машиностроение, 1973. - 216 с.
