Вплив конструкцій відцентрових змішувачів на їх згладжувальну здатність

Abstract

У роботі використані методи дискретних елементів, математичного моделювання та регресійного аналізу. У роботі розглянуто п’ять конструкцій відцентрових змішувачів безперервної дії із роторами конічної та параболічної форми. Визначено конструктивні особливості змішувачів, що дозволяють змінювати їх згладжувальну здатність. На основі методу дискретних елементів розроблено математичні моделі руху частинок сипких матеріалів всередині кожного змішувача. Досліджено реакцію змішувачів, що розглядаються, на стрибкоподібну зміну кількості ключового компоненту. Розраховано параметри перехідних процесів та визначено середній час перебування частинок у змішувачі. Встановлено, що введення турбулізаторів у конструкцію змішувачів підвищує кінетичну енергію частинок, що призводить до зменшення часу їх перебування у змішувачі. При цьому відсутність турбулізатора призводить до зниження інтенсивності перемішування. Також встановлено, що найбільш ефективним способом підвищення згладжувальної здатності змішувача є введення додаткових роторів. За сукупністю технологічних та конструктивних параметрів використання змішувачів з конічним ротором та турбулізатором є найбільш ефективним з точки зору підвищення згладжувальної здатності. На основі методу дискретних елементів розроблені моделі руху частинок сипких матеріалів у відцентрових змішувачах безперервної дії п’яти конструкцій. Визначено вплив конструктивних особливостей змішувачів на їх згладжувальну здатність та середній час змішування. Отримані результати дозволяють за заданими вимогами до згладжувальної здатності обрати конструкцію змішувача, що їм відповідає.

В работе использованы методы дискретных элементов, математического моделирования и регрессионного анализа. В работе рассмотрены пять конструкций центробежных смесителей непрерывного действия с роторами конической и параболической формы. Определены конструктивные особенности смесителей, позволяющие изменять их сглаживающую способность. На основе метода дискретных элементов разработаны математические модели движения частиц сыпучих материалов внутри каждого смесителя. Исследована реакция рассматриваемых смесителей на скачкообразное изменение количества ключевого компонента. Рассчитаны параметры переходных процессов и определено среднее время пребывания частиц в смесителе. Установлено, что введение турбулизаторов в конструкцию смесителей повышает кинетическую энергию частиц, что приводит к уменьшению времени их пребывания в смесителе. При этом отсутствие турбулизатора приводит к снижению интенсивности перемешивания. Также установлено, что наиболее эффективным способом повышения сглаживающей способности смесителя является введение дополнительных роторов. По совокупности технологических и конструктивных параметров использование смесителей с коническим ротором и турбулизатором является наиболее эффективным с точки зрения повышения сглаживающей способности. На основе метода дискретных элементов разработаны модели движения частиц сыпучих материалов в центробежных смесителях непрерывного действия пяти конструкций. Определено влияние конструктивных особенностей смесителей на их сглаживающую способность и среднее время смешивания. Полученные результаты позволяют по заданным требованиям к сглаживающей способности выбрать подходящую конструкцию смесителя.

Studying the influence of continuous centrifugal mixers design features on their smoothing ability. The methods used are discrete elements, mathematical modeling and regression analysis. The paper considers five continuous centrifugal mixers designs with conical and parabolic rotors. The mixers design features are determined, allowing to change their smoothing ability. Mathematical models of the bulk materials particles movement inside each mixer have been developed based on the discrete element method. The considered mixers reaction to a step change of the key component amount is investigated. The transients parameters are calculated and the particles average residence time in the mixer is determined. It is established that the introduction of turbulizers in the mixers design increases the particles kinetic energy, which leads to a decrease in their residence time in the mixer. Moreover, the absence of a turbulizer leads to a decrease in the mixing intensity. It was also found that the most effective way to increase the mixer smoothing ability is the introduction of additional rotors. In terms of the technological and design parameters combination, the use of mixers with a conical rotor and a turbulizer is the most effective from the point of view for increasing the smoothing ability. On the discrete element method basis, the bulk materials particles movement models in continuous centrifugal mixers of five designs have been developed. The influence of the mixers design features on their smoothing ability and average mixing time is determined. The results obtained allow us to select the appropriate mixer design according to the specified requirements for smoothing ability.