 |
1.3 Обзор научных работ по исследованию процесса смешивания
|
|
|
|
Изучением процесса смешивания компонентов комбикормов в смесителях занимались С. В. Мельников [41], В. И. Сыроватка [78, 79], П. А. Савиных [63],
C. Ю. Устюгов [63], У. К. Сабиев [51, 52, 94], А. Н. Яцунов [51, 52, 93, 94],
А. В. Черняков [51, 52, 94], М. Ю. Колобов [76], В. Б. Лапшин [76], и С. Е. Сахаров
[76], Алферов А. С. [8] А. А. Полякова [31], D. B. Matuszek [101], R. B. Hevko [97],
M. V. Liubin [97], O. A. Tokarchuk [97], J. B. Krolczyk [98] и многие другие ученые. В своих работах А. Н. Яцунов, У. К. Сабиев и А. В. Черняков обосновали ос-
новные параметры и провели экспериментальные исследования вибрационного смесителя сыпучих кормов. В результате проведенных исследований выяснили, что при высоких требованиях к качеству кормов необходимо применять кониче- ские перемешивающие элементы, а при приготовлении смеси низкого качества (с коэффициентом однородности до 90 %) можно применять плоские перемеши- вающие элементы с треугольными отверстиями. По результатам эксперименталь- ных исследований определены рациональные параметры смесителя: амплитуда колебаний желоба 11–12 мм, частота колебаний желоба 5, 5–6 Гц, количество пе-
ремешивающих элементов 6 штук, угол наклона желоба к горизонтали 7–9 граду- сов. При этом однородность смеси составила 94–95% [51, 52, 93, 94].
В. М. Ульянов, В. В. Утолин, М. В. Паршина, В. А. Батирова и Л. А. Паршина по результатам исследований спирального смесителя кормов установили основ- ные конструктивно-технологические факторы. По результатам теоретических расчетов получено выражение, позволяющее определить пропускную способ- ность разработанного смесителя кормов. По результатам лабораторных исследо- ваний определили рациональные параметры смесителя: частота вращения рабоче- го органа от 3 до 4, 3 с-1, шаг спирали – 0, 070-0, 085 м, эксцентриситет – 0, 065- 0, 075 м, позволяющие обеспечить степень однородности кормовой смеси 96–98% при удельном расходе электроэнергии 0, 15-0, 2 Вт·ч/кг [29, 35].
|
|
|
В работе А. П. Ивановой, О. И. Чердинцева, Л. В. Межуева и В. В. Гунько проведено геометрическое моделирование рабочих поверхностей смесителей, описана зависимость сил, возникающих в камере смешивания, от формы рабочих органов и скорости их движения. Приведено построение линии пересечения вин- товой поверхности рабочего органа с наклонным цилиндром. Получена зависи- мость конструктивно-технологических показателей от геометрии поверхностей и их осей вращения [27].
М. Ю. Колобов, В. В. Колобова, В. Б. Лапшин и С. Е. Сахаров разработали и изготовили вертикальный смеситель кормов непрерывного действия с возможно- стью внесения жидких компонентов, позволяющий получать кормосмесь, соот- ветствующую зоотехническим требованиям. Проведенные экспериментальные исследования показали, что такая конструкция смесителя позволяет получать комбикорма с однородностью не менее 90 %. В результате теоретических расче- тов получили величину мощности, затрачиваемую электродвигателем на смеши- вание компонентов комбикормов. Провели экспериментальные исследования, по- зволяющие подтвердить теоретические расчеты мощности [62, 76].
В. И. Сыроватка и Е. В. Алябьев предложили методику проведения испыта- ний машин для смешивания сухих и влажных кормов. Определение качества
смешивания осуществляли методом химического анализа и с применением инди- каторов, добавляемых к смешиваемым материалам [80].
С. В. Мельников, П. В. Андреев, В. Ф. Базенков, Б. И. Вагин, П. К. Желваков и Г. Я. Фарбман предлагают свою классификацию смесителей, излагают теорию процесса смешивания, приводят методику, позволяющую рассчитать конструк- тивные параметры смесителя и определить мощность устанавливаемого на при- вод двигателя [43].
|
|
|
В. И. Сыроватка, Н. В. Жданова и А. Д. Обухов при производстве комбикор- мов предлагают использовать высокотемпературную обработку, СВЧ-энергию, сублимацию, позволяющие более эффективно использовать высокобелковые и масличные культуры. Применение этих культур позволяет повысить питательную ценность комбикормов и снизить затраты на единицу продукции [92].
А. Б. Шушпанников, А. Г. Золин, О. П. Рынза и С. В. Злобин в своей работе установили воздействие рециркулирующих и опережающих потоков на инерци- онные свойства вертикально-вибрационных смесителей. Результаты исследова- ний показали, что установка перфорированной спиральной лопасти позволяет осуществлять предварительное перемешивание и сглаживание дискретности по- дачи материала. Смесители такого типа обладают высокой инерционностью и это дает возможность снизить требования, предъявляемые к дозирующему блоку по стабильности поддержанию расходов ингредиентов [54].
Исследователями Р. И. Черкасовым, С. Н. Байбарой и К. А. Адигамовым до- казано, что установка на внутреннюю поверхность кожуха шнека винтовых ребер позволяет увеличить пропускную способность шнека вертикального смесителя в 1, 37…1, 65 раза и, соответственно, повышает однородность смеси и снижает удельные энергозатраты [77].
Исследование процесса смешивания кормовых материалов в лопастном смесителе непрерывного действия А. М. Дмитриевым, Е. Н. Михасеноком, А. Д. Селезеневым позволило сделать вывод о том, что для получения однородности смеси 98 % и пропускной способности 10 т/ч при диаметре смесительной камеры 0, 45 м необходимо, чтобы длина смесительной камеры составляла 2, 2 м, число
рабочих органов равно 4, частота вращения лопастных валов вокруг собственных осей составляла 250 мин-1, частота вращения ведущего вала 25 мин-1, коэффици- ент заполнения смесителя равнялся 0, 4 [53].
И. С. Нагорский, А. Д. Селезнев и Л. Ф. Минько получили математические модели, описывающие движение потока сыпучих компонентов. Поученные моде- ли позволили описать взаимодействие факела жидкой жировой добавки с компо- нентами комбикорма и определить рекомендуемые конструктивно- технологические параметры лопастного смесителя комбикормов [47].
|
|
|
Ю. И. Волошин, А. Г. Максимов, В. Г. Игнатенков и Г. И. Игнатенков иссле- довали шнековый смешивающий аппарат, оснащенный плоскими лопатками. Ло- патки предназначены для захвата смеси из бункера и перемещения материала внутрь аппарата. В работе представлены исследования интенсивности потока смеси, перемещаемого лопаткой, найден угол установки лопатки к радиальной плоскости, определены время движения выделенного объема смеси по лопатке и величина мощности, необходимая на её привод. Проведенные исследования по- зволяют говорить о необходимости использования лопаток для эффективного пе- ремещения компонентов смеси и ускорения процесса перемешивания [40].
В работе М. Н. Бакина, А. Б. Капрановой и И. И. Верлока приведено исследо- вание распределения сыпучих компонентов в рабочем объеме барабанно- ленточного смесителя. Выполненное моделирование смешивания компонентов комбикормов учитывает расположение по винтовой линии билов. Получены диф- ференциальные уравнения перемешивания компонентов комбикормов с учетом конструктивно-технологических параметров процесса смешивания. Результаты исследования позволяют оценить коэффициент однородности смеси [28].
А. С. Алферов провел исследования процесса смешивания сухих и жидких компонентов комбикормов в двухвальном горизонтальном смесителе. По резуль- татам экспериментальных исследований определены: оптимальное расположение форсунок для подачи жидкого компонента; частота вращения лопастных валов должна находиться в диапазоне 290…315 мин-1; подача сухих компонентов долж- на составлять 3, 80…4, 05 т/ч. Полученные значения конструктивно-
технологических параметров позволяют получать готовые кормосмеси, соответ- ствующие зоотехническим требованиям [8].
В работе Д. Е. Каширин и А. А. Полякова определили зависимость затрачи- ваемой энергии на процесс смешивания компонентов от конструктивно- технологических параметров смесителя. В качестве исследуемых факторов при- нимали: частоту вращения шнека; угол отклонения оси шнека от вертикали и угол раскрытия заслонки. Проведенные исследования показали, что наибольшее влия- ние на энергоемкость смесителя оказывает угол отклонения оси шнека от верти- кального положения [31].
|
|
|
В работе П. А. Савиных, Н. В. Турубанова, С. Ю. Устюгова и Д. Г. Лодыгина приведены исследования влияния конструктивно-технологических параметров шнека смесителя на качество готового продукта. В ходе исследований также ус- тановлено, что установка распределительного конуса на вертикальную трубу шнека позволяет устранить застойные зоны в камере смешивания и повысить од- нородность смеси [63].
В работе I. Dudareva, R. Kirchukа, Ju. Hunko и S. Panasyuk обоснован метод непрерывного порционного перемешивания, обеспечивающий равномерное рас- пределение компонентов по объему смеси. При этом способе отклонение средне- го содержания компонентов в объеме смеси от значения базового содержания не превышает 2, 4 %, что приводит к хорошему качеству смеси. Предложенная схема смешивания сокращает время процесса и энергопотребление в 3 раза и более. Раз- работанная конструкция спирального смесителя сыпучих материалов позволяет смешивать материалы с различными физико-механическими свойствами [102].
D. B. Matuszek на основании результатов экспериментальных исследований доказал надежность флуоресцентно-оптического метода оценки однородности гранулированных многокомпонентных смесей. Более точные результаты получи- лись при применении в качестве контрольного компонента частиц бό льшего раз- мера (d = 2, 0 мм) [101].
R. B. Hevko, M. V. Liubin, O. A. Tokarchuk, O. L. Lyashuk, B. V. Pohrishchuk и
O. M. Klendii в своей работе представили результаты теоретических и эксперимен-
тальных исследований одновременного транспортирования и смешивания компо- нентов кормовых смесей по криволинейным траекториям трубчатых конвейеров. Разработали математическую модель зависимости изменения элементарной рабо- ты, выполняемой при транспортировании элементарной массы сыпучего материа- ла по криволинейному сечению. На основании экспериментальных исследований предложили методику определения технологических параметров, обеспечиваю- щих снижение энергозатрат при смешивании сыпучих материалов с заданным ка- чеством кормовых смесей [97].
J. B. Krolczyk исследовал влияние времени перемешивания на качество мно- гокомпонентных гранулированных смесей. Исследования проводились для четы- рех типов смесей, варьирующихся в соответствии с их гранулометрическим со- ставом. Качество гранулированных смесей, состоящих из восьми компонентов, определено как " очень хорошее" для времени смешивания 30, 40, 50 и 60 минут и как " хорошее" для 20-минутного времени смешивания. Для 12-компонентной смеси BF качество рассматривалось как " отличное" для 40-минутного времени смешивания и как " очень хорошее" для времени смешивания 20, 30, 50 и 60 ми- нут. Для 12-компонентной смеси WM и 14-компонентной смеси WW качество рассматривалось как " отличное" для любого времени смешивания (M> 0, 96) [98].
|
|
|
