Методичка 5191

наслаиваются друг на друга и поступают внутрь смесителя. Смеситель состоит из двух секций: верхней 8, предназначенной для сухого смешения порошков, и нижней 9, в которой порошки увлажняются. Секции сухого и влажного перемешивания одинаковы и представляют собой два вала, которые имеют чередующиеся лопасти прямоугольной формы, повернутые относительно оси вала на 45о, и витки замкнутого шнека, помещенные в корытообразный корпус. Вращающиеся валы проталкивают материал с одного конца смесителя к другому, непрерывно его перемешивая. В этой установке при тонкослойном пропорциональном дозировании возможно получение смесей со значением коэффициента неоднородности Vс = 1,5% ÷

2,0%.

Наибольшее распространение червячно-лопастные смесители непрерывного действия получили в производствах кирпича, огнеупорных изделий, стеклянной промышленности, то есть в производствах, где требуется приготовление влажных композиций. Смесители этих производств, как правило, двухвальные.

3.4. Вибрационные смесители

Большинство вибросмесителей предназначено для смешения влажных материалов, хотя в каждом из них может быть проведено сухое смешение.

Трубный вибросмеситель

Втрубных вибросмесителях смешиваемая масса сыпучего материала непрерывно передвигается вдоль вибрирующей трубы. Труба колеблется с высокими ускорениями. Эти ускорения столь велики, что находящаяся в трубе масса сыпучего материала при колебаниях то отрывается от ее стенок, то контактирует с ними. Основная масса сыпучего материала перемещается в поперечных сечениях в сторону, обратную вращению вибратора.

На рис. 24 показана принципиальная схема конструкции трубного вибросмесителя.

Вкорпусе 1 вибросмесителя эксцентрично размещена труба 2. Внутри трубы вращается вал с закрепленными на нем дебалансами 5. Корпус

51

смесителя опирается на восемь пар цилиндрических пружин 4. Пружины через резиновые прокладки 8 опираются на станину 7. Смешиваемые компоненты загружают через штуцер 9, вваренный в одном конце корпуса, а выгружают через штуцер 6, вваренный в другом конце корпуса. Коэффициент заполнения корпуса φ = 0,8. Смесь имеет продольное перемещение вследствие разницы в высоте слоя в местах загрузки и выгрузки. При вибрации корпуса между сыпучим материалом и вибрирующими органами (внутренней стенкой корпуса и наружной стенкой трубы) образуются серповидные зазоры 3.

Рис. 24. Трубный вибросмеситель:

1 – корпус; 2 – труба; 3 – серповидные зазоры; 4 – цилиндрические пружины; 5 – дебалансы; 6 – штуцер для выгрузки; 7 – станина; 8 – резиновые прокладки; 9 – штуцер для загрузки

Втрубном смесителе возможно достижение значения коэффициента неоднородности Vc = 3 ÷ 4 %.

3.5.Прямоточные смесители

Впрямоточных смесителях компоненты смешиваются за счет хаотических перемещений частиц в поперечных сечениях потока, проходящего вдоль смесителя. В продольном направлении потока частицы движутся практически с одинаковой скоростью, то есть без продольного их перемешивания. Подобный режим называют «поршневым». При таком

52

режиме движения смешиваемого материала смеситель непрерывного действия не способен сглаживать входные флуктуации потоков компонентов, поэтому эту группу смесителей необходимо комплектовать дозаторами повышенной точности.

Центробежный прямоточный смеситель

Конструкция центробежного прямоточного смесителя A.M. Ластовцева представлена на рис. 25.

Рис. 25. Центробежный прямоточный смеситель конструкции A.M. Ластовцева:

1 – штуцер для загрузки; 2 – вращающийся конус, 3 – вал; 4 – коническая пересыпная воронка; 5 – корпус цилиндрической формы; 6 – штуцер для выгрузки; 7 – радиальная лопасть; 8 – электродвигатель; 9 – клиноременная передача

Подлежащий смешению материал вводится через штуцера 1 внутрь первого вращающегося конуса 2. Под действием центробежных сил материал поднимается по внутренней поверхности конуса, а затем сбрасывается с его края в виде пылевидного факела. После удара о стенку корпуса 5 частицы материала оседают на неподвижную воронку 4 и по ней

53

ссыпаются в нижележащий вращающийся конус, где процесс повторяется на каждой паре: конус–воронка. Разгрузка готовой смеси происходит через штуцер 6 с помощью вращающей лопасти 7, закрепленной на валу 3.

Экспериментально установлено, что для порошкообразных материалов центробежное ускорение на краю конусов должно быть равным 2R 300 м/с2 , где ω – угловая скорость конуса, с–1; R – наибольший радиус конуса, м.

При высокой точности дозаторов в этом смесителе возможно получение смеси с значением коэффициента неоднородности Vс = 2%÷3%.

Количество секций m (конус–воронка) может быть найдено из уравнения необходимой однородности смеси

Из этого выражения видно, что увеличение числа секций больше пяти не имеет смысла: качество смеси почти не улучшается, а металлоемкость и расход энергии возрастают

Время пребывания материала внутри смесителя исчисляется секундами, вследствие чего он имеет большую удельную производительность единицы объема.

3.6.Центробежно-ударные смесители

Впроизводстве строительных материалов и в других отраслях промышленности, когда необходимо совместить операции смешения и дробления с целью получения однородной высокодисперсной смеси, применяют непрерывные центробежно-ударные смесители.

Схема прямоточного центробежно-ударного смесителя непрерывного действия представлена на рис. 26.

54

Рис. 26. Схема центробежноударного смесителя:

1 – корпус; 2 – нижний диск; 3 – верхний диск; 4 – планки; 5 – электродвигатель; 6

– распределительный конус; 7 – штуцер для загрузки; 8 – клапанная коробка

В верхней части конического корпуса 1 смесителя размещен центробежный ротор, состоящий из нижнего диска 2, жестко соединенного

сверхним диском 3 планками 4, расположенными на периферии дисков в шахматном порядке. На плоской крышке корпуса 1 закреплен вертикальный фланцевый электродвигатель 5, вал которого жестко связан

сцентробежным ротором. Непрерывная загрузка обрабатываемых материалов производится через штуцера 7. Конический корпус 1 – съемный, прикреплен к крышке накидными болтами с барашковыми гайками. Для осмотра и чистки ротора корпус 1 легко снимается и становится на место. К крышке корпуса жестко прикреплены три литых стойки. В загрузочных штуцерах 7 имеются пазы для заслонок, которыми можно регулировать подачу компонентов на обработку. Ротор вращается от двухскоростного электродвигателя 5 во взрывобезопасном исполнении.

Центробежно-ударный смеситель работает следующим образом. Через загрузочные штуцера 7 смешиваемые компоненты подаются на распределительный конус 6, который перенаправляет их на нижний диск 2 ротора, вращающегося с большой скоростью (3500–4000 об/мин). Под действием центробежной силы частицы материала с возрастающей

55

скоростью отбрасываются к периферии дисков 2 и 3. Наталкиваясь на первый ряд ударных планок 4, частицы изменяют траекторию своего движения, соударяются друг с другом, наталкиваются на второй ряд ударных планок 4 и снова перераспределяются. Сброшенные с диска 2 частицы материала с большой скоростью ударяются о стенки корпуса 1 и по спиральной траектории опускаются к выгрузному отверстию. Согласно закону сохранения количества движения частицы в узкой части корпуса 1 имеют большую скорость, чем в широкой его части. Благодаря этому достигается турбулизация потока частиц материала на выходе из смесителя и, следовательно, создаются условия для дополнительного их перемешивания.

Рассмотренный смеситель может обеспечить хорошее качество смешения сыпучих материалов (Vc = 4÷8 %) за короткий промежуток времени (τсм ≈ 0,1÷0,2 мин).

56

ПРИЛОЖЕНИЯ Таблица П.1

Технические характеристики барабанных сместителей

Таблица П.2

Технические характеристики червячно-лопастных сместителей с выгрузкой готовой смеси с помощью шнека

57

Таблица П.3

Технические характеристики ленточных сместителей

Таблица П.4

Технические характеристики планетарно-шнековых сместителей

58

Заключение

Материал, изложенный в учебно-методическом пособии, является одной из составных частей курса «Механические процессы и аппараты химической технологии».

В данном пособии приведены основные сведения об оборудовании, используемом для смешивания сыпучих материалов, и оптимальных режимах его использования. Также рассмотрены физико-механические процессы, реализующиеся при применении указанного оборудования.

Овладение данным материалом позволит расширить знания студентов по вопросам устройства, работы и эксплуатации технологического оборудования для смешивания.

Для углубления знаний по вопросам смешивания можно рекомендовать знакомство со стохастической теорией анализа вещества, с теорией псевдоожижения, теорией виброперемещения, а также с теорией движения сыпучей среды.

59

Библиографический список

1.Макаров Ю.И. Аппараты для смешения сыпучих материалов. – М.: Машиностроение, 1973. – 216 с.

2.Конструирование и расчет машин химических производств / Ю.И. Гусев, И.Н. Карасев, Э.Э. Кольман-Иванов [и др.] – М.: Машиностроение, 1985. – 408 с.

3.Тимонин А.С. Инженерно-экологический справочник. Т. 3. – Калуга: Изд. Н. Бочкаревой, 2003. – 1024 с.

4.Оборудование для переработки сыпучих материалов: учеб. пособие / В.Я. Борщев, Ю.И. Гусев, М.А. Промтов, А.С. Тимонин.

–М.: Машиностроение-1, 2006. – 208 с.

5.Поникаров И.И., Гайнуллин М.Г. Машины и аппараты химических производств и нефтегазопереработки: учебник для вузов. – М.:

Альфа-М, 2006. – 608 с.

6.Машины и аппараты химических производств. / А.С. Тимонин, Б.Г. Балдин, В.Я. Борщев [и др.] – Калуга: Изд. «Ноосфера», 2014.

–854 с.

60