|
В настоящее время выпускаются как горизонтальные (ось вращения совпадает с продольной осью аппарата), так и наклонные барабанные смесители. В тех случаях, когда возникает тенденция к слеживанию (комкованию), хороший результат смешивания получается в барабанных смесителях с оребренной внутренней поверхностью, так как наряду с пересыпанием материал в таком аппарате срезается ребрами, что приводит к разрушению агломерата. Смесители такого типа наиболее эффективно работают при больших объемах барабана. При анализе процесса смешивания отмечается различная интенсивность смешивания в продольном и радиальном направлении барабана смесителя. Для экспериментального подтверждения этого положения были проведены опыты по изучению движения сыпучего материала в поперечном сечении барабана на лабораторной установке, состоящей из взаимозаменяемых барабанов смесителя, питателей компонентов смеси и электропривода. В ходе экспериментов в начале использовались несколько барабанов различных диаметров и длины (d= 145 мм; d =200 мм; Ь= 400 мм; L650 мм; L= 1000 мм). Электропривод барабана позволял изменять скорость его вращения от 15 до 70 об/мин. В качестве сыпучего материала использовали стальные калиброванные шарики диаметром 5 мм. Меченые шарики, имевшие темный цвет, загружались в различные зоны сегмента материала, после чего смеситель приводился во вращение. Экспериментальные данные, характеризующие этот процесс, были получены последовательным фотографированием образующегося слоя шариков. Изучение характера движения в поперечном сечении барабана показало, что общий поток материала действительно складывается из поднимающегося и скатывающегося потоков сыпучего материала, но смешивание при этом происходит только в скатывающемся слое. При скатывании частицы сталкиваются друг с другом: изменяются траектории их движения, скорость скатывания, частицы проникают вглубь движущегося слоя или выходят на поверхность, что и обуславливает интенсивное смешивание. 130 |
39 С учетом изложенного в п. 1.5. для нас наибольший интерес представляют смесители с вращающейся камерой. Общим признаком работы аппаратов этого типа является способ работы, основанный на том, что весь смеситель приводится во вращательное движение, вызывающее осыпание, а значит и смешивание сыпучего материала. В связи с относительно несложным характером процесса такой способ смешивания наиболее часто используется в исследовательских работах, касающихся изучения механизма смешивания, и поэтому полнее других способов описан теоретически. В этой группе обычно выделяют горизонтальные барабанные смесители (рис. 1 .8 ). Это наиболее простые аппараты и, несмотря на свою простоту (а возможно и благодаря ей), чаще всего применяемые в строительстве и промышленности строительных материалов, как при циклическом, так и при непрерывном и непрерывно-циклическом приготовлении сыпучих смесей. Такие смесители используются для смешивания как очень малых (порядка нескольких дм3), так и очень больших (до 20 м3) объемных сыпучих масс. Преимуществами смесителей этого типа являются малый расход энергии на смешивание, легкость загрузки компонентов и выгрузки готовой продукции, а также чистки аппарата, низкая стоимость изготовления и эксплуатации. Такие аппараты используются в основном при производстве сухих смесей, которые в настоящее время широко применяются для производства вяжущих материалов, кладочных, отделочных и штукатурных работ. Недостатком барабанных смесителей является сложность непрерывного процесса. В настоящее время выпускаются как горизонтальные (ось вращения совпадает с продольной осью аппарата), так и наклонные барабанные смесители. В тех случаях, когда возникает тенденция к слеживанию (комкованию), хороший результат смешивания получается в барабанных смесителях с оребренной внутренней поверхностью, так как наряду с пересыпанием материал в таком аппарате срезается ребрами, что приводит к разрушению агломерата. Смесители такого типа наиболее эффективно работают при боль 49 смесителя с ее значениями, рассчитанными по уравнению (2 .1 0 ) с учетом выражения (2 .6 ) о ] = 0,04 ■R i / { l 6 ■D 2 R\ [ d c ( t ) f d t f . (2.24) Уравнение (2.24) наглядно показывает, что теоретически дисперсия a j должна следовать за изменением с2 ( 0 • 2.2. Экспериментальное исследование процесса смешивания сыпучих строительных материалов на физической модели В предыдущем разделе 2.1 при построении математической модели процесса смешивания нами было принято допущ ение о различной интенсивности смешивания в продольном и радиальном направлении барабана смесителя. Поэтому для экспериментальной проверки качественной адекватности полученной модели, то есть подтверждения принятой предпосылки были проведены опыты по изучению движения сыпучего материала в поперечном сечении барабана на лабораторной установке, состоящей из взаимозаменяемых барабанов смесителя, питателей компонентов смеси и электропривода. В ходе экспериментов в начале использовались несколько барабанов различных диаметров и длины ( d = 145 мм; d = 200 мм; L = 400 мм; L = 650 мм; L = 1000 мм). Электропривод барабана позволял изменять скорость его вращения от 15 до 70 об/мин. В качестве сыпучего материала использовали стальные калиброванные шарики диаметром 5 мм. Меченые шарики, имевшие темный цвет, загружались в различные зоны сегмента материала, после чего смеситель приводился во вращение. Экспериментальные данные, характеризующие этот процесс, были получены последовательным фотографированием образующегося слоя шариков. Изучение характера движения в поперечном сечении барабана показало, что общий поток материала действительно складывается из поднимающегося и скатывающегося потоков сыпучего материала, но смешивание при 50 этом происходит только в скатывающемся слое. При скатывании частицы сталкиваются друг с другом: изменяются траектории их движения, скорость скатывания, частицы проникают вглубь движущегося слоя или выходят на поверхность, что и обуславливает интенсивное смешивание. Дальнейшие исследования по выявлению влияния на скорость процесса смешивания физико-механических свойств материала, конструктивных и режимных параметров барабана смесителя проводились на двухкомпонентной смеси молотого кварцевого песка и полуводного гипса. Изучение кинетики процесса смешивания выполнялось при соотношении указанных компонентов песчано-гипсовой смеси при соотношении компонентов 9:1. В барабан непрерывно подавался питателем основной сыпучий материал (кварцевый лесок) в количестве 4-8 г/с и в его установившийся поток мгновенно вводился индикатор (полуводный гипс). Через определенные промежутки времени барабан останавливался, и специальным пробоотборником отбиралось 2 0 проб весом по 2 г каждая в различных точках поперечного сечения потока у выходного отверстия смесителя. По концентрации гипса в этих пробах рассчитывали значения величины a j >то есть фактически получали кинетические зависимости коэффициента неоднородности смеси V = / { / ) . Концентрация ключевого компонента в пробе определялась известными методами титрования, а значение коэффициента неоднородности в каждый момент времени рассчитывались с помощью приведенных в главе 1 (п. 1.4.) статических показателей отклонения состояния смеси от неупорядоченного сосг где V коэффициент неоднородности смеси; с средняя концентрация; N число проб. Исследование выполнялись на физической модели с диаметром барабана d = 400 мм при степени заполнения материалом F = 0 ,5 . (2.25) |