refik.in.ua 1 ... 14 15 16 17

4.3. ФІЗИКА ПРОЦЕСУ ПЕРЕМІШУВАННЯ ТА КЛАСИФІКАЦІЯ ЗМІШУВАЛЬНИХ МАШИН

Електронний прилад крім задатчика продуктивності має механізм сумарного відліку кількості виданого матеріалу, стріл­ку і пристрій для діаграмного запису про­дуктивності дозатора.

Крім автоматичного дозатор має кноп­кове керування, що використовується для регулювання продуктивності.

Технічну характеристику дозаторів СДА наведено в табл. 4.10.


/ 3 2





У ваговому дозаторі (рис. 4.21) інтенсивність потоку матеріалу регулю-

ється заслінкою 2, що має сервопривід 3. Залежно від кількості матеріалу на стрічці ваговий конвеєр / змінює своє по­ложення. Переміщення конвеєра фік­сується датчиком 5, сигнал якого, про­йшовши через підсилювач 4, регулює ро­боту сервоприводу заслінки, внаслідок чого підтримується задана продуктивність дозатора.

В об'ємному дозаторі (рис. 4.22) регульованим параметром є швидкість руху стрічки вагового конвеєра при змі-

ні кількості матеріалу па стрічці. Ваго­вий конвеєр / підвішений на тензомет­ричному датчику 2. Залежно від кількості матеріалу на стрічці змінюється електрич­ний сигнал датчика 2, який через підси­лювач 5 вмикає командоапарат 4 у бік більшого чи меншого передаточного від­ношення.

Командоапарат змінює передаточне відношення варіатора 3 і, отже, частоту обертання ведучого барабана конвеєра.

На рис. 4.23 показано схему дозатора, в якому швидкість барабанного живиль­ника 3, влаштованого під бункером 4, і стрічки конвеєра / регулюються залеж­но від сигналу тензодатчика 2 командо-

апаратами 6 і 8. Тензодатчики змінюють передаточні відношення варіаторів 5 і 12 у ланцюгах приводів живильника і кон­веєра. Сигнал датчика надходить у ди­ференціальний регулювальний прилад / /, далі в задатчик 10 і електронно-регулю-вальний прилад 9. У прилад / / вводить­ся також сигнал тахогенератора 13.


Синхронність продуктивності барабан­ного живильника і вагового конвеєра за­безпечується за допомогою балансового реле 7. При цьому передаточне відношен­ня варіатора 5 приводу барабанного жи­вильника завжди приводиться у відповід­ність з передаточним відношенням варіа­тора 12 приводу стрічкового конвеєра.


Рис. 4.21. Автоматичний ваговий дозатор з електричним зв'язком датчика і регулятора



Рис. 4.22. Автоматичний об'ємний дозатор з електронною системою регулювання

Змішувачами називають машини й апа­рати, призначені для змішування — ме­ханічного процесу, в результаті якого ок­ремі компоненти після рівномірного роз­поділу кожного з них у робочому об'ємі змішувача утворюють однорідну суміш. Зворотним змішуванню є процес сегре­гації — розкладання суміші на окремі компоненти.

Ці процеси здійснюються у машині, робочим органом якої може бути або ба-

рабан із закріпленими в його середині ло­патями, або вал з лопатями. Фізика про­цесу, що відбувається внаслідок взаємо­дії робочого органа і компонентів, надто складна.

Під час змішування в робочому об'ємі механізму частинки різних компонентів, які до перемішування існували окремо або перебували у неоднорідному стані, взаєм­но перемішуються. У результаті перемі­шування може бути нескінченно різне роз-

150 МАШИНИ І УСТАТКУВАННЯ ДЛЯ ДОЗУВАННЯ ТА ЗМІШУВАННЯ МАТЕРІАЛІВ

Фізика процесу перемішування та класифікація змішувальних машин 151





ш


tc.r t

міщеная частинок у робочому об'ємі змі­шувача. За таких умов співвідношення компонентів у мікрооб'ємах суміші — величина випадкова, тому більшість відо­мих методів оцінювання однорідності (якості) суміші грунтується на методах статистичного аналізу. Для спрощення розрахунків усі суміші умовно вважають такими, що складаються з двох компо­нентів: основного й умовного, до якого входить решта компонентів. Такий метод дає змогу оцінити однорідність суміші за допомогою параметрів розподілу однієї випадкової величини — складом основ­ного компонента в пробах суміші. Голов­ним обирають той компонент, який легко аналізувати або розподіл якого в суміші дуже важливий за технічними вимогами. Таким критерієм оцінювання якості су­міші е коефіцієнт варіації, %:

(4-28)

де с — середнє арифметичне значення концентрації головного компонента в усіх з пробах суміші, %; с; — концентрація го­ловного компонента в г'-й пробі суміші, %.

Щодо змішування будівельних мате­ріалів, то цей критерій називають кое­фіцієнтом неоднорідності, оскільки з його збільшенням неоднорідність суміші зростає.

Потрібну масу проби суміші сипких матеріалів беруть залежно від прийнято­го методу аналізу проб на склад у суміші головного компонента.

Аналіз експериментальних залежностей Vf = f (t) (t— час змішування), отрима­них при дослідженнях змішувачів періо­дичної дії різних конструкцій, показав, що кінетична крива процесу змішування має три характерні ділянки (рис. 4.24), де кожен із них відображає певний у часі період змішування.

У періоді / переважає процес змішу­вання за рахунок конвективного перене­сення компонентів по внутрішньому об'є­му змішувача. Процес сегрегації порівня­но з процесом переміщення має невелику


Рис. 4.24. Залежність неоднорідності суміші від часу змішування

швидкість. Через це у періоді / Vc різко зменшується до певного значення Vc к. Наприкінці цього періоду (Як ) в робочому об'ємі змішувача практично немає агре­гатів (макрооб'ємів), що складаються з частинок одного компонента.

У періоді // швидкість змішування порівнюється зі швидкістю сегрегації, тоб­то значення Vc з часом змінюється не­значно (порівняно з періодом /). Сам про­цес змішування реалізується в основно­му завдяки переміщенню окремих части­нок одна відносно іншої. Через зовніш­ню подібність із процесом дифузії моле­кул цей процес перемішування називають дифузійним.

У періоді /// швидкість змішування дорівнює швидкості сегрегації, тобто зна­чення Vc змінюється з часом. Найменше значення коефіцієнта неоднорідності на­зивають граничним коефіцієнтом неодно­рідності Vc Г. Час £сг, при досягненні якого суміш стає однорідною (що оці­нюється значенням Vc r ), є оптимальним часом змішування, оскільки при подаль­шому перемішуванні Vc не змінюється.

У періоді / фізико-мехаиічпі власти­вості суміші істотно не впливають па кіне­тику процесу перемішування, а в періо­дах // і /// вплив їх стає помітним. Тому в одному змішувачі різні за своїми фізи-ко-механічними властивостями суміші можуть мати і різні значення Vc.

Фізика процесу перемішування у змі­шувачах безперервної дії дещо відріз­няється від розглянутого вище процесу, оскільки у таких змішувачах подача ком­понентів для перемішування і видача го-

тової суміші здійснюються безперервно, .іиажаючи на це, якість перемішування .Іалежить не тільки від швидкості пере­мішування у робочому об'ємі змішувача, л й від характеру живлення компонентів. Практично жоден живильник не може забезпечити безперервний потік матеріа­лу в точно заданій кількості у кожний момент часу: вже в момент подачі компо­нентів у змішувач можуть бути відхи­лення у співвідношенні їх від норми, що задається регламентом па готову суміш. Ці обставини потребують від головної функції змішувача (якісно перемішува­ні компоненти) додаткових умов — ви­рівнювати або «згладжувати» флуктуації живильних потоків, які забезпечують ко­ливання співвідношення компонентів у ютовій суміші в необхідних межах. Отже, описати процес, що відбувається у змішу­вачах безперервної дії, можна як систему з вхідними та вихідними потоками і по­казати схематично у вигляді зв'язку між відповідними сигналами:


c(t)mx=A[c(t)m]. (4.29)

де c(t) миттєве значення концент­рації головного компонента у вхідному потоці; c(i)BHX - те саме, але в готовій суміші; А — оператор перетворення.

Сукупність математичних виразів А на­зивають статистичною характеристи­кою системи. Вона не залежить від часу і визначається для процесу змішування, тоб­то схема дії змішування має такий вигляд:

Тут Н(р) — передавальна функція. За­пис оператора перетворення А у рівнянні (4.29) можна дістати, використовуючи динамічні характеристики системи: ваго­ву Ш) і передавальну Н(р) функції.

Ваговою h(t) називають функцію часу, яка описує реакцію системи в певний момент часу t па одиничну імпульсну функцію д(Я), що подається па вхід сис­теми у момент часу t-t3(taтранспорт­не запізнення сигналу, тобто час прохо­дження імпульсу крізь систему).

Одинична імпульсна функція, або дель­та-функція:


д =

, якщо t = 0;

О, якщо t > 0;

(4.30)

Передавальна функція Н(р) є перетво­ренням Лапласа функції

(4.31)

О

де с комплексна змінна (р - а + ib, де а і b відповідно дійсна та уявна части­ни комплексного числа; і = V-1).

Використовуючи функцію Н(р), рів­няння (4.29) для лінійної системи мож­на записати у вигляді

де С(р) — перетворена за Лапласом функ­ція С(£).

Більшу частину математичних моделей переміщень у потоках записують переваж­но у вигляді рівнянь, що описують зміну концентрації речовини в потоці, яка зу­мовлена рухом потоку. Щодо процесів перемішування сипких матеріалів можна використати кілька моделей (дифузійну, чарункову та іи.). Проте найпоширені­шою є дифузійна модель, яка відповідає потоку з поршневим рухом матеріалу з урахуванням поздовжнього та попереч­ного перемішування частинок:


R

(4.32)

де с — концентрація головного компонен­та; t —час; н— лінійна швидкість пото­ку; ч координата за довжиною потоку;