Центробежные н пневматические смесители

Рассмотрим экспериментальные исследования процесса смешения в центробежных и пневмосмесителях и сравнение результатов эксперимента с результатами математического моделирования процесса смешения на основе моделей, полученных в § 2.7.

Процесс смешения сыпучих материалов в центробежном смесителе с мешалками (см. рис. 2.36) и пневмосмесителе с фонтанирующим.

Рис. 3.83. К определению коэффициента интенсивности агрегирования I — кварцевый песок; 2 — цементный клинкер Рис. 3.84. Экспериментальные и расчетные данные, но кинетике смешения в центробежном смесителе (модель матрицы л = 8X8).

слоем возможно описать, используя в качестве оценки качества смешения величину энтропии 1161:

где Р_{ — вероятность перехода г-й компоненты смеси в анализируемом объеме из некоторого состояния а в состояние (5; к — количество смешиваемых компонентов смеси.

Модель (3.140) предусматривает движение смешиваемых частиц на плоскости в виде квадрата одним слоем. Расположение частиц описывается матрицей состояний | А | для центробежного и пневмосмесителя (см. рис. 2.37).

Для пневматического смесителя, который создает вихревое перемещение смешиваемых частиц в замкнутом объеме, траектория частиц определяется по формуле.

где г — радиус вихря; v«> — скорость основного потока; В₀ — поперечное сечение пневмосмесителя; Г — интенсивность вихря.

Величины у", Г и В₀ изменялись в следующих пределах: 3 ^ < < 15 м/с, 0,15 < Г < 0,5; 0,2 < В₀ < 2,0 м.

При экспериментальном исследовании процесса смешения в центробежном и ппевматическом смесителе в качестве исследуемых материалов использовались кварцевый песок и сода в различных соотношениях. Оценка качества смешения проводилась по величине дисперсии концентрации компонента смеси. По результатам экспериментов строились кинетические кривые процесса смешения //_ЭКСп ⁼

= 1 /о² = / (f) и соответствующие им расчетные по модели (3.140) для центробежного смесителя (рис. 3.84). Как видно из рис. 3.84, смеситель заканчивает цикл смешения за 10—12 оборотов коромысла* что соответствует 16—18 циклам замещения па модели матрицы 8 X X 8 или 80—90 с времени смешения. Скорость образования однородной смеси с необходимой неоднородностью tf_aKcn = 1/сг² несколько ниже, чем 7/_тах, рассчитанная по модели (3.140). Это объясняется тем, что выбрана плоская модель, а в смесителе процесс происходит в объеме.

Эксперимент, проведенный на трех однотипных центробежных смесителях с различием в конструкции системы активации, показал возможность выбора угла поворота лопастей мешалки, их расположения на коромысле [16]. Анализ проб в сопряженных точках центробежного смесителя и пристеночном слое показал, что темп роста однородности смеси соответствует темпу в точке А (см. рис. 2.36).

При экспериментальном исследовании процесса смешения в пневмосмесителе использовались кварцевый песок и сода в соотношении 1:1. Загрузка смесителя составляла 1300 г. Загрузка производилась вручную через отверстие в верхней части смесителя (см. рис. 2.35). После загрузки смесителя загрузочное отверстие и выхлопной клапан перекрывались и в рабочий объем смесителя подавался воздух под давлением 2,0—3,8 атм. Процесс смешения осуществлялся пмпульсно. Продолжительность одного импульса составляла 2 с. После каждого импульса воздух из камеры стравливался через выхлопной клапан в атмосферу. Смешение производилось циклически по 5—10 импульсов за цикл. Всего было произведено 95 импульсов за 10 циклов. Общая производительность процесса смешения составила 190 с. Эксперимент повторялся 3 раза.

После каждого цикла отбиралось шесть проб смеси на двух уровнях в трех точках по диаметру смесителя. Данные анализа качества смеси приводятся в табл. 3.25 и на рис. 3.85.

Таблица 3.25.

По результатам экспериментов была построена экспериментальная кривая смешепия //_эксп = / (t), которая сравнивалась с соответствующей расчетной Я_расч = / (t) по модели (3.140), (3.141) для ззз.

Рис. 3.85. Результаты экспериментального исследования кинетики смешения в пневмосмеснтеле (цифрами обозначено число импульсов).

Рис. 3.86. График изменения расчетной энтропии смеси с различным содержанием компонентов к (пунктир) и экспериментальная кинетическая кривая (сплошная линия) для пневмосмесителя (модель матрицы п = 8 X 8) пневмосмесителя (рис. 3.86). При этом исследовалась возможность математического моделирования процесса смешения как бинарных, так и многокомпонентных смесей.

В результате (см. рис. 3.85 и 3.86) было установлено, что для пневмосмесителя активное фонтанирование смеси наблюдается при давлении воздуха 2,2—2,5 атм, а наилучшее качество смешения достигается после 3—5 циклов, что соответствует времени смешения 50— 70 с.