Алгоритм проектування автоматизованих змішувальних комплексів безперервної дії для сипких матеріалів

Abstract

Мета роботи – створення алгоритму проектування змішувальних комплексів безперервної дії, що дозволить визначати параметри обладнання, виходячи з вимог до якості, продуктивності та заданої рецептури суміші. У роботі використано метод дискретних елементів, класичні положення механіки, теорії контактної взаємодії твердих тіл, метод математичного моделювання. У роботі запропоновано узагальнений алгоритм проектування змішувального комплексу безперервної дії для сипких матеріалів. Представлено порядок проектування відцентрового змішувача, формувачів потоків, тарілчастих живильників та конічно-циліндричних бункерів. Розрахунки конструктивних та технологічних параметрів здійснюються на основі інформації про фізико-механічні властивості частинок сипких компонентів, вимог до продуктивності обладнання та однорідності суміші. Представлено результати розрахунків змішувального комплексу для трикомпонентної суміші, що використовується для виготовлення поліетиленової плівки. Для перевірки запропонованого алгоритму створено математичну модель на основі метода дискретних елементів. Проведено моделювання процесу змішування та визначено коефіцієнти неоднорідності кожного з компонентів у готовій суміші. Отримані результати підтвердили, що запропонований алгоритм дозволяє визначити параметри змішувального комплексу, які забезпечують відповідність заданим вимогам до якості та продуктивності обладнання. У роботі удосконалено математичні моделі динаміки руху сипких матеріалів у змішувальних комплексах, що включають бункерні пристрої, тарілчасті живильники, формувачі потоків та відцентровий змішувач безперервної дії з врахуванням дискретного характеру руху сипкого матеріалу. Отримані результати дозволяють за заданими значеннями продуктивності, рецептури та вимогами до однорідності суміші розрахувати конструктивні та технологічні параметри обладнання, що входить до складу змішувального комплексу безперервної дії.

Цель работы – создание алгоритма проектирования смесительных комплексов непрерывного действия, позволяющего определять параметры оборудования, исходя из требований к качеству, производительности и заданной рецептуры смеси. В работе использован метод дискретных элементов, классические положения механики, теории контактного взаимодействия твердых тел, метод математического моделирования. В работе предложен обобщенный алгоритм проектирования смесительного комплекса непрерывного действия для сыпучих материалов. Представлен порядок проектирования центробежного смесителя, формирователей потоков, тарельчатых питателей и коническо-цилиндрических бункеров. Расчеты конструктивных и технологических параметров осуществляются на основе информации о физико-механических свойствах частиц сыпучих компонентов, требований к производительности оборудования и однородности смеси. Представлены результаты расчетов смесительного комплекса для трехкомпонентной смеси, используемой для изготовления полиэтиленовой пленки. Для проверки предложенного алгоритма создана математическая модель на основе метода дискретных элементов. Проведено моделирование процесса смешения и определены коэффициенты неоднородности каждого из компонентов в готовой смеси. Полученные результаты подтвердили, что предложенный алгоритм позволяет определить параметры смесительного комплекса, обеспечивающие соответствие заданным требованиям к качеству и производительности оборудования. В работе усовершенствованы математические модели динамики движения сыпучих материалов в смесительных комплексах, включающих бункерные устройства, тарельчатые питатели, формирователи потоков и центробежный смеситель непрерывного действия с учетом дискретного характера движения сыпучего материала. Полученные результаты позволяют по заданным значениям производительности, рецептуры и требованиям к однородности смеси рассчитать конструктивные и технологические параметры оборудования, входящего в состав смесительного комплекса непрерывного действия.

Creation of design algorithm of continuous action mixing complexes that will allow defining parameters of the equipment proceeding from requirements to quality, productivity and the set compounding of mixture. The method of discrete elements, classical mechanics positions, theory of solids contact interaction, method of mathematical modeling are used in the work. The paper proposes a generalized algorithm for designing a continuous mixing complex for bulk materials. The procedure for designing a centrifugal mixer, the flow shapers, plate feeders and conical-cylindrical hoppers are presented. Calculations of design and technological parameters are carried out on the basis of information about the physical and mechanical properties of bulk components particles, requirements for equipment performance and the mixture homogeneity. The results of calculations of the mixing complex for the three-component mixture used for the production of polyethylene film are presented. To test the proposed algorithm, a mathematical model based on the discrete elements method is created. The mixing process is modeled and the coefficients of inhomogeneity of each of the components in the finished mixture are determined. The obtained results confirmed that the proposed algorithm allows to determine the parameters of the mixing complex, which ensure compliance with the specified requirements for the quality and the equipment performance. Mathematical models of bulk motion dynamics in mixing complexes are improved, which include bunker devices, plate feeders, flow shapers and continuous centrifugal mixer, taking into account the bulk motion discrete nature. The obtained results allow calculating the design and technological parameters of the equipment that is a part of the continuous mixing complex according to the set productivity, recipe and requirements to the mixture homogeneity.