Центробежные лопастные смесители для получения двухкомпонентных смесей Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

A.A. Asainov

An analisys of the operating conditions of the hearth and board refractories in aluminium electrolyzers

Innovative University of Eurasia, Pavlodar.

Material received on 01.06.15.

Аталган мацалада, эксперименталдъщ стендтерде KeMipmeKmi жэне кремнезимЫ om^ame.3iMÖi улгшертщ сапалары зерттелiнедi.

Thi paper examines the quality of the carbon and siliceous refractories samples on the experimental stand.

УДК 621.929.2

С. Т. Бабланов1, Р. И. Сержанов2

'магистрант; 2к.т.н., профессор, Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова, г. Павлодар

ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ ЛОПАСТНЫЕ СМЕСИТЕЛИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ДВУХКОМПОНЕНТНЫХ СМЕСЕЙ

В данной работе экспериментально устанавливают оптимальные геометрические и режимные параметры центробежно лопастного смесителя типа ЦЛ. Ключевые слова: смеситель, фракция, двухкомпонентная смесь.

Общие сведения о процессах смешивания. Процессы смешивания сыпучих материалов используются во многих химических производствах, в том числе в таких крупнотоннажных, как производства сложных удобрений, моющих средств, красителей, инсектофунгицидов, пластмасс, химикатов, резинотехнических изделий и т.д. Основная цель процесса смешивания - получение однородной смеси из отдельных компонентов. Соотношение масс компонентов, входящих в смесь, изменяется в различных производствах в широком диапазоне (иногда в соотношении 1:106 и более).

Обратный процессу смешивания является процесс сегрегации, приводящий к разделению смеси на отдельные фракции или компоненты. Процессы смешивания и сегрегации могут протекать одновременно в одном аппарате, но с разными скоростями.

В результате перемещений частиц отдельных компонентов внутри смешиваемого объема возможно бесконечное разнообразие их сочетаний в микрообъемах смеси, что позволяет считать соотношение компонентов величиной случайной. Поэтому большая часть известных методов оценки однородности (качества) смеси основаны на методах статистического анализа. Для упрощения расчетов многие исследователи процессов смешивания все смеси считают условно двухкомпонентными, состоящими из так называемого ключевого компонента и условного, включающего все остальные компоненты смеси. Это позволяет оценивать однородность смеси

параметрами распределения одной случайной величины - содержанием ключевого компонента в пробах смеси. В качестве ключевого компонента выбирают такой компонент, который либо легко анализируется, либо его распределение в смеси особенно важно по техническим требованиям.

Для оценки однородности смеси предположено несколько десятков критериев, отличающихся входящими в них параметрами. Однако в большинстве из них присутствует в той или иной интерпретации статистический результат пробоотбора смеси: размах значений концентраций компонентов, дисперсия значений концентраций ключевого компонента, вероятность отклонения значений концентрации от среднего значения, информационная энтропия, фрактальная размерность и т.д.

Наиболее часто для оценки однородности смеси используется коэффициент вариации, %,

где с- среднее арифметическое значение концентрации ключевого компонента во всех п пробах смеси, %; с - концентрация ключевого компонента в 1-й пробе.

Коэффициент вариации Vc часто называют коэффициентом неоднородности, так как его увеличение связано с понижением однородности смеси. Смесь сыпучих материалов высокого качества оценивается значениямиУс= 0,5...2,5 %; среднего качества Vc= 2,5...4 %; низкого качества Vc> 4 %. Однако подобное деление следует считать условным, так как качество смеси, ее необходимая однородность определяются техническими условиями на готовую смесь.

Необходимое количество проб, отбираемых случайным образом из смеси для анализа ее однородности, можно назначить, используя неравенство

где 1:а- нормированное отклонение функции Лапласа для заданной вероятности а оценки однородности смеси; е - относительная предельная погрешность определения действительной средней концентрации ключевого компонента сп всмеси по выборочной средней с, %.

Значение Vс перед исследованием нового типа смесителя обычно неизвестно, в этом случае его можно принять Vс = 20 %. В ранее обследованных смесителях величина Vс должна быть известна.

Минимально допустимая масса пробы, г,

где с 0— концентрация ключевого компонента во всей смеси, %.

{ л

а - для которых измельчение частиц недопустимо; б - для которых допустимо измельчение; I- верхняя; II - нижняя

Рисунок 1 - Мешалки смесителя типа ЦЛ для сыпучих материалов

Центробежный лопастной смеситель типа ЦЛ относится к циркуляционным смесителям с быстровращающимся рабочим органом, переводящим смешиваемый материал в псевдоожиженное состояние. В качестве рабочего органа в этих смесителях используются мешалки, выполненные в виде радиальных лопастей, пропеллеров или дисков.

Смесители типа ЦЛ предназначены для смешивания сыпучих материалов с рн< 1300 кг/м3, а также сыпучих материалов с небольшими добавками жидких компонентов при условии, что смесь остается сыпучей. Время смешивания у них короткое (15...25 мин). Для большинства промышленных смесей в них достижима однородность У=1,2...2,5%.

Смешивание компонентов в смесителях типа ЦЛ происходит при циркуляции псевдоожиженной массы частиц вверх по стенкам и вниз по центру корпуса. В смесителях, имеющих верхнюю мешалку, циркуляция по указанному контуру увеличивается.

Рисунок 2 - Центробежный лопастной смеситель типа ЦЛ

19

Экспериментально установлены следующие оптимальные геометрические и режимные параметры смесителей типа ЦЛ:

- высота смесительной камеры Н = (0,7...0,9^, где D- диаметр смесительной камеры, определяемый с учетом полного внутреннего объема Уп смесителя, О = 1,15 ^Т'., и аппаратов стандартных диаметров, регламентированных ГОСТ 9931;

- линейная скорость вращения нижней мешалки в зависимости от физико-механических свойствсмешиваемогоматериала икр = 5.. .8 м/с;

- диаметр верхней лопасти dВЛ= (0,85...0,9^для смесителей с цилиндрическим корпусом и dBK= (0,5...0,6^ для смесителей с коническим корпусом; диаметр нижней лопасти dH= (0,85...0,9^;

- расстояние между лопастями ^ =0,12D для смесителей с цилиндрическим корпусом и 0,2 Dдля смесителей с коническим корпусом;

- высота лопастей Ь = (0,13...0,15^ коэффициент заполнения корпуса сыпучим материалом у = 0,65.

Мощность, необходимая для перемешивания сыпучих материалов в смесителях типа ЦЛ с использованием мешалок, кВт,

,

где С2- коэффициент, зависящий от физико-механических свойств смешиваемого материала; Кф- коэффициент формы лопастей мешалок; для прямых лопастей Кф = 1, для спиральных Кф = 1,06, а для серийно выпускаемых смесителей Кф = 0,72; L и Ь- соответственно длина и высота лопастей мешалки, м; Нс- высота слоя материала над нижней лопастью, м; а - угол наклона лопастей мешалок к

ос и и

горизонтали, а -радиальный зазор между краем лопасти нижней мешалки и стенкой корпуса, м; го- частота вращения мешалок, с-1.

Особый интерес вызывают конструкционные особенности лопастей, воздействие которых в процессе смешивания невозможно измерить напрямую. Соответственно, степень влияние оценивается статистически, либо лабораторным анализом механических свойств смеси. Важно отметить, что влияние конструкционных особенностей лопастей на качество смеси требует комплексного изучения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 Баранов, Д. А. и др. Процессы и аппараты химической технологии. Т. 2 / Под ред. А. М. Кутепова. - М. : Логос, 2001. - С. 600

2 Барский, М. Д. Фракционирование порошков. - М. : Недра, 1980. - С. 328.

3 Бахтюков, В. М. Бипланетарные и адаптивные циклоидальные смесители. - М. : Индрик, 2000. - С. 56

4 Бочаров, В. С., Артюшин, А. Б. Смесительные установки двухэтапного перемешивания. - М. : Машиностроение, 2000. - С. 378

5 Макаров, Ю. И. Аппараты для смешивания сыпучих материалов. - М.: Машиностроение, 1973 - С. 216

Материал поступил в редакцию 01.06.15.

С. Т. Бабланов, Р.И. Сержанов

Ею кураушы коспаларды алуга арналган ортальщтанган тепк1ш калак

С. Торайгыров атындаFы Павлодар мемелекеттiк университетi, Павлодар к.

Материал 01.06.15 баспаFа тYстi.

S. T. Bablanov, R. I. Serzhanov

Centrifugal paddle mixers for two-component mixtures

S. Toraighyrov Pavlodar State University, Pavlodar.

Material received on 01.06.15.

Аталган жумыста ЦЛ munmi орталъщтан тепкш цалацты цоспалауыштарынъщ оцтайлы геометриялыц жэне режимдк параметрлерт тэжiрибеде орнатады.

In this paper there are set experimental optimum geometrical and operational parameters for the centrifugal paddle mixer type CP.

УДК 625.84

А. С. Жумабеков1, В. А. Козионов2, К. Т. Саканов3

'магистрант; 2к.т.н., доцент, профессор; 3к.т.н., профессор, Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова, г. Павлодар

ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ДОРОЖНОЙ КОНСТРУКЦИИ ЦЕМЕНТОБЕТОННЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ В УСЛОВИЯХ СУХОГО И ЖАРКОГО КЛИМАТА

Выполнен расчётный анализ факторов, влияющих на работу цементобетонныа автомобильные дорог. Установлена необходимость тщательного контроля качества устройства грунтовой насыпи в условиях сухого и жаркого климата.

Ключевые слова: цементобетонное покрытие, сухой и жаркий климат, расчёт дорожной конструкции, коэффициент постели, программа SCAD, программа КРОСС.

Введение. Конструирование дорожной одежды состоит в выборе материалов для конструктивных слоев, назначении их числа и толщины, а также последовательности размещения, позволяющей использовать возможности материалов в отношении распределения и восприятия нагрузок.

Основой проектирования конструкций дорожных одежд является анализ напряженного состояния, возникающего при воздействии нагрузки, передаваемой

21