Выводы по главе

1. Установлено, что при значениях окружной скорости вращения лопастного вала смесителя порядка 4-5 м/с материал загрузки переходит в псевдоожиженное состояние, которое характеризуется образованием воронки вокруг вертикального вала, расположенного в центре цилиндрического корпуса смесителя, что подтверждает правильность теоретического предположения при рассмотрении кинематики движения частиц смеси.

2. При проведении экспериментов на натурной модели с прозрачными стенками при смешивании мелкозернистого материала установлено:

• при высокоскоростном вращении лопастного вала в барабане происходит разрезание смеси на слои, при этом образуются замкнутые потоки движения материала, и перемещение компонентов смеси из слоя в слой происходит медленно, что приводит к увеличению времени смешивания и, как следствие, к снижению качества готового продукта и к увеличению энергопотребления;

• при применении винтовых поверхностей лопастей барабана на внутренней части его корпуса частицы загрузки при контакте с краем поверхности переходят с верхнего уровня на нижний, и далее, попадая на винтовую поверхность нижнего уровня и скользя по ней вверх снова переходят на более нижний уровень, если он есть, в противном случае, подхватывается лопастями вала и процесс циркуляции повторяется, но при этом наблюдается возникновение застойных зон в пристенной зоне винтовых поверхностей.

3. При проведении экспериментов на натурной модели с прозрачными стенками при смешивании порошковых материалов:

• наблюдается возникновение застойных зон на винтовых поверхностях лопастей барабана, начиная с 1/3 ее длины и более у стенок корпуса барабана, однако, под воздействием центробежной и подъемной сил, создаваемых углом подъема винтовой поверхности, часть частиц из

застойной зоны захватывается потоком движущихся частиц, что в конечном итоге влияет на качество получаемой смеси;

• при использовании перфорированнных винтовых поверхностей происходит ликвидация на них застойных зон и интенсифицируется перемещение частиц загрузки из слоя в слой, что улучшает качество смеси, сокращает время перемешивания и, следовательно, снижает энергоемкость процесса смешивания.

4. В ходе реализации полного трехфакторного эксперимента получены адекватные уравнения регрессии: изменения удельного электроэнергии (q, кВт-ч/т), коэффициента неоднородности смеси (V_c, %) и предела прочности на отрыв (σ_o,МПа) клеевых растворов для кладки плитки в зависимости от основных факторов:

• частота вращения лопастного вала w_r=470÷630 мин^-1;

• угол атаки лопастей вала 19-51^о;

• величина «живого сечения» 14-46%.

5. Установлено, что значимость основных факторов, влияющих на функции отклика, распределяются следующим образом:

• удельный расход электроэнергии q, кВт-ч/т - п_р 40%; а=30%; С=30%;

• коэффициент неоднородности смеси V_c- п_р=50%; а=30%; С=20%;

• предел прочности на отрыв клеевых растворов для кладки плитки σ₀,МПа - п_р=60%; а=10%; С=30%.

6. Таким образом, минимальный удельный расход электроэнергии при величине «живого сечения», равного С=30-46%, находится в следующих пределах:

• 0,9-1,2 кВт-ч/т при п_р= 470 мин^-1, угле атаки лопастей 19^о-25^о;

• 1,2-1,5 кВт-ч/т при п_р= 630 мин^-1, угле атаки лопастей равном 51^о.

7. Установлено, что минимальные значения коэффициента неоднородности смеси равные 2,7% и 2% отмечаются при угле атаки в 35^о, частоте вращения лопастного вала 550 мин^-1 и величинах «живого сечения» равными 14% и 46%, соответственно. Это объясняется тем, что при минимальном значении величины «живого сечения» равном 14% ввиду большей площади винтовой поверхности основная масса материала, подпираемая из-за его набрасывания лопастями, поднимается по винтовой поверхности и по ее окончании, переходит из слоя в слой под действием силы тяжести, что способствует перемешиванию компонентов смеси. При величине «живого сечения» равном 46%, при набрасывании лопастями компонентов смеси на винтовую поверхность лопастей барабана, материал практически сразу просыпается на слой ниже, что интенсифицирует процесс смешивания.

8. Установлено, что при увеличении частоты вращения вала с 470 мин^-1 до 550 мин^-1 (примерно в 1,2 раза) происходит некоторое снижение значений предела прочности на отрыв клеевых растворов для кладки плитки с 16,5 МПа до 11,8 МПа (примерно в 1,4 раза) при «живом сечении» винтовых поверхностей равном 46%, при частоте вращения вала в 600 мин^-1 предел прочности равен 13,6 МПа при «живом сечении» винтовых поверхностей равном 14% и 46%, а при увеличении частоты вращения вала до 630 мин^-1 предел прочности увеличивается до максимального значения 17,5 МПа при «живом сечении» винтовых поверхностей равном 14%.

9. Установлено, что рациональными параметрами высокоскоростного смесителя периодического действия для получения максимального предела прочности на отрыв клеевых растворов для кладки плитки являются:

• при а=35^о, ∏p=470 мин^-1, С=46%, - ст₀=16,5МПа, K_c=5,9%, q=1,5 кВт-ч/т;

• при а=35^о, п_р=630 мин^-1, С=46%, - ст₀=16,8МПа, K_c=5,9%, q=3,4 кВт-ч/т;

• при а=35^о, п_р=630 мин^-1, C=14%, - σ₀=17, МПа, F_c=4,9%, q=3,9 кВт-ч/т.

10. Определено, что при п_р=470 мин^-1 удельный расход электроэнергии почти в 2 раза меньше, чем при п_р=630 мин^-1 , а предел прочности на отрыв клеевых растворов для кладки плитки всего в 1,1 раз меньше максимального, поэтому оптимальными параметрами смесителя можно считать: а=35^о, n_p=470 мин^-1, С=46%, при этом σ₀=16,5 МПа, О 5,9%, √=1,5 кВт-ч/т.