Дослідження енергоефективності обладнання для змішування сипких матеріалів

Abstract

У роботі використані методи математичного моделювання, порівняльного аналізу та дослідження електроприводу. Дослідження руху частинок всередині змішувача здійснено на основі законів теоретичної механіки. Розглянуто особливості конструкції змішувачів сипких матеріалів безперервної та періодичної дії. Показано принцип дії та енергоспоживання стрічкового змішувача періодичної дії із продуктивністю 4000 кг/год. Представлено конструкцію та принцип роботи відцентрового змішувача безперервної дії. Наведено математичну модель руху частинок всередині відцентрового змішувача безперервної дії. Проведено аналіз взаємного розташування частинок сипкого матеріалу у роторі та визначено умови за яких забезпечується якісний процес змішування. Запропоновано математичні моделі, що дозволяють визначити конструктивні та технологічні параметри змішувача виходячи із заданої продуктивності. Визначено режими роботи за яких обладнання споживає максимальну кількість енергії. Запропоновано алгоритм визначення потужності електроприводу відцентрового змішувача безперервної дії. Представлено результати порівняльного аналізу енергоспоживання змішувачів безперервної та періодичної дії, що мають однакову продуктивність. Проведено дослідження режимів роботи та чинників, що впливають на енергоспоживання. Отримані математичні моделі, що дозволяють визначити взаємозв’язок між продуктивністю відцентрового змішувача безперервної дії, його режимами роботи та енергоспоживанням. Отримані результати дозволяють здійснювати обґрунтований вибір обладнання для змішування сипких матеріалів.

В работе использованы методы математического моделирования, сравнительного анализа и исследования электропривода. Исследование движения частиц внутри смесителя проведено на основе законов теоретической механики. Рассмотрены особенности конструкции смесителей сыпучих материалов непрерывного и периодического действия. Показаны принцип действия и энергопотребление ленточного смесителя периодического действия с производительностью 4000 кг/час. Представлены конструкция и принцип работы центробежного смесителя непрерывного действия. Приведена математическая модель движения частиц внутри центробежного смесителя непрерывного действия. Выполнен анализ взаимного расположения частиц сыпучего материала внутри ротора и определены условия, при которых обеспечивается качественный процесс смешивания. Предложены математические модели, позволяющие определить конструктивные и технологические параметры оборудования исходя из заданной производительности. Определены режимы работы, при которых центробежный смеситель потребляет максимальное количество энергии. Предложен алгоритм определения мощности электропривода центробежного смесителя непрерывного действия. Представлены результаты сравнительного анализа энергопотребления смесителей непрерывного и периодического действия, имеющих одинаковую производительность. Проведено исследование режимов работы и факторов, влияющих на энергопотребление. Получены математические модели, позволяющие определить взаимосвязь между производительностью центробежного смесителя непрерывного действия, его режимами работы и энергопотреблением. Полученные результаты позволяют осуществлять обоснованный выбор оборудования для смешивания сыпучих материалов.

The energy parameters determination of bulk materials mixing equipment. The paper used methods of mathematical modeling, comparative analysis and research of electric drive. The particles motion study inside the mixer was performed on the theoretical mechanics laws basis. Design features of continuous and batch bulk materials mixers are considered. The operation principle and energy consumption are shown for a periodic action tape mixer with a productivity of 4000 kg / h. The continuous centrifugal mixer design and operation principle are presented. A particle motion mathematical model inside a continuous centrifugal mixer is presented. The mutual arrangement analysis of the bulk material particles inside the rotor was carried out and the conditions are determined under which a high-quality mixing process is ensured. Mathematical models are proposed to determine equipment design and technological parameters based on a given performance. Operation modes are determined in which the centrifugal mixer consumes the maximum energy amount. An algorithm for determining the continuous electric centrifugal mixer power is proposed. The comparative analysis results of the continuous and batch mixers energy consumption with the same performance are presented. A study of operating modes and factors affecting energy consumption was carried out. Mathematical models are obtained that allows determining the relationship between a continuous centrifugal mixer performance, its operating modes, and power consumption. The obtained results permits to make an informed choice of equipment for mixing bulk materials.