Теоретические основы и методология создания эффективных аппаратов с эластичными рабочими элементами для смешивания сыпучих материалов

Принимались , ограничения: ,

При решении задачи оптимизации получены параметры смесителя Далее приводятся описания схем агрегатов и производственных линий, в составе которых использованы смесительные устройства, разработанные в ходе исследований. В том числе в составе агрегата для дражирования семян, агрегата для производства асфальтобетона, линии по производству порошковых красок.

Основные выводы и результаты работы

1. На основе предложенной методологии формирования принципиальной схемы смесительного устройства, основанной на системном подходе, разработан новый класс смесительного оборудования, качественный рост эффективности которого определяется использованием в его структуре эластичных рабочих элементов.

2. Выявлены и реализованы в разработанных схемах смесителей, защищенных авторскими свидетельствами и патентами новые функциональные возможности, возникающие при применении в их структуре эластичных рабочих элементов.

3. Разработаны вероятностные математические модели процессов смешивания в устройствах гравитационно-пересыпного действия без дополнительных перемешивающих элементов со стационарной и с изменяющейся формой рабочей поверхности, которые позволяют в явном виде найти критерий однородности смеси как функцию безразмерного комплекса, включающего параметры процесса, смеси и устройства.

4. Разработана математическая модель процесса смешивания сыпучих материалов на цилиндрической поверхности с дополнительными рабочими элементами в ленточном устройстве открытого типа. Модель основана на использовании транспортного уравнения, определяющего эволюцию распределения концентрации ключевого компонента в транспортирующей области, уравнения сохранения объема при переходе частиц из области активного смешивания и обратно и условия связи, представляющего собой отношение вероятностей перехода разных частиц двухкомпонентной смеси.

5. На основе экспериментальных и теоретических исследований разработана и запатентована технология быстрого приготовления смеси сыпучих материалов в устройствах гравитационно - пересыпного действия открытого типа.

6. Установлены основные механизмы роторно-струйного смешивания, определяющие ступенчатый подход к описанию процесса: механизм, предполагающий порционное смешивание, связанный с воздействием эластичных рабочих элементов и - диффузионное смешивание частиц при их рассеянии в потоке.

7. Разработана стохастическая суперпозиционная модель роторно-струйного смешивания, основанная на описании указанных механизмов с помощью простых кусочно-линейных распределений и нормального распределения.

8. Предложен бесконтактный метод оценки однородности смеси по распределению частиц в плоском сечении, перпендикулярном оси её однородности и разработан интегральный критерий оценки качества смеси, позволяющий суммировать информацию о её однородности на микроскопических и на макроскопических масштабах (порядка размеров рабочего объема L).

9. Выявлены эффекты: ухудшения качества смеси, получаемой в роторно- струйном смесителе в зонах, наиболее удаленных от оси его симметрии, связанный с усилением сегрегации частиц вне области их взаимодействия в потоке; Экспериментально установлены некоторые эффекты влияния на качество смеси, получаемой в смесителе с волнообразным движением рабочей ленты: экстремальное влияние амплитуды волны, снижения качества смеси при увеличении в ней доли крупной фракции.

10. Разработаны инженерные методы расчета основных параметров ленточных смесителей и роторно-струйных аппаратов с эластичными распыливающими элементами. Роторно-струйный смеситель прошел успешные испытания в объединении ООО агрокомбинат «Заволжский» Ярославской области. От использования смесительного оборудования в агрегате дражирования семян получен экономический эффект 16,593 руб (в ценах 1988 г.) Результаты исследований, проведённых в диссертации, использованы в процессе переработки отходов в производстве порошковых красок на Ярославском ЗПК. Смесительное оборудование с ЭРЭ и способ «быстрого смешивания» использованы: - при разработке технологической линии в производстве асфальтобетона на ОАО АБЗ- 4 «Капотня» (г. Москва); - в производстве сухих смесей в ОАО «Ярнефтехимстрой» (г. Ярославль) и обеспечило рост производительности БРУ на 20%;

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах

1. Таршис, М.Ю. К расчету движения сыпучего материала в устройствах с движущейся гибкой лентой/ М.Ю. Таршис, А.А. Мурашов, А.И. Зайцев // Изв. ВУЗов, «Химия и химическая технология». 1989. т.32. Вып.1. С.108 -112.

2. Таршис, М.Ю. Оптимизационный расчет смесителей сыпучих материалов гравитационно-пересыпного действия/ М.Ю. Таршис, А.И. Зайцев // «Химическое и нефтяное машиностроение». 1992. № 1. С. 19 -20.

3. Таршис, М.Ю. Математическая модель процесса образования и расчет суспензионной пленки в скоростном смесителе/ М.Ю. Таршис, А.И. Зайцев, М.Н. Романова // Изв. ВУЗов, «Химия и химическая технология». 1998. т.41. Вып.6. С.104-107.

4. Зайцев, И.А. Моделирование процесса смешения сыпучих материалов в роторно-струйных устройствах с гибкими рабочими органами/ И.А. Зайцев, М.Ю. Таршис, Л.В. Королев, Д.О. Бытев // Изв. ВУЗов, «Химия и химическая технология». 2000. т.43. Вып.6. С.97-100.

5. Зайцев, И.А. Применение кусочно- линейных распределений для моделирования процесса смешения сыпучих материалов/ И.А. Зайцев, М.Ю. Таршис, Л.В. Королев, Д.О. Бытев // Изв. ВУЗов, «Химия и химическая технология». 2000. т.43. Вып.6. С.88-91.

6. Королев, Л. В. Метод оценки качества смешения сыпучих материалов по распределению частиц в плоском сечении рабочего объёма/ Л.В. Королев, М.Ю. Таршис // Изв. ВУЗов, «Химия и химическая технология». 2002. т.45. Вып.1. С.98-100.

7. Королев, Л. В. Моделирование процесса смешивания сыпучих материалов в устройствах гравитационно- пересыпного действия с эластичными рабочими поверхностями/ Л.В. Королев, М.Ю. Таршис // Изв. ВУЗов, «Химия и химическая технология». 2002. т.45. Вып.7. С.91-93.

8. Королев, Л. В. Спектральный критерий однородности смеси и его применение для характеристики процессов смешивания/ Л.В. Королев, М.Ю. Таршис // Изв. ВУЗов, «Химия и химическая технология». 2002. т.45. Вып.7. С.99-100.

9. Таршис, М.Ю. Моделирование смешивания сыпучих материалов в устройстве со сложным движением гибкой ленты/ М.Ю. Таршис, А.А. Мурашов, А.И. Зайцев, А.Н.Попков// Изв. ВУЗов, «Химия и химическая технология». 2003. т.46. Вып.9. С.84-87.

10. Таршис, М.Ю. Методология системного проектирования принципиальных схем смесителей сыпучих материалов с эластичными рабочими элементами/ М.Ю. Таршис, А.И. Зайцев // Изв. ВУЗов, «Химия и химическая технология». 2006. т.48. Вып.9. С.99- 100.

11. Таршис, М.Ю. К расчету смесителя сыпучих материалов со сложным движением эластичной рабочей камеры / М.Ю. Таршис // Изв. ВУЗов, «Химия и химическая технология». 2008. т.51. Вып.8. С.75 -77.

12. Королев, Л. В. Исследования процессов смешивания и сегрегации сыпучих материалов в устройствах гравитационно- пересыпного действия / Л.В. Королев, М.Ю. Таршис // Изв. ВУЗов, «Химия и химическая технология». 2008. т. 51. Вып.8. С.70 -71.

13. Королев, Л. В. Приготовление плотных сыпучих смесей в устройстве гравитационно-пересыпного действия методом прямой подачи мелкой фракции в поток обрушения/ Л.В. Королев, М.Ю. Таршис // «Современные проблемы науки и образования». М. ИД «Академия естествознания» - 2008. №3. С.116-121.

14.Таршис, М.Ю. Новые аппараты с эластичными рабочими элементами для смешивания сыпучих сред. Теория и расчет/ М.Ю. Таршис, И.А.Зайцев, Д.О. Бытев, А.И. Зайцев, В.Н. Сидоров. - Ярославль: ЯГТУ, 2003. - 84с.

15.Таршис, Ю.Д. Основы оптимального и вероятностного проектирования элементов конструкций/ Ю.Д. Таршис, М.Ю. Таршис. - Ярославль, 2001. -387с.

16. А.с. 1491732 СССР, МКИ B28С5/08. Смеситель сыпучих материалов/ М.Ю.Таршис, А.И. Зайцев, В.Н. Сидоров, Д.О. Бытев(СССР). № 4200731/31- 33; заявл. 27.02.87;. опубл. 07.07.1989, Бюл. №25.- 4 с.

17. А.с. 1491733 СССР, МКИ B28С5/08. Смеситель сыпучих материалов/ М.Ю.Таршис, А.И. Зайцев, В.Н. Сидоров, Д.О. Бытев (СССР). № 4200735/31 - 33; заявл. 27.02.87; опубл. 07.07.1989, Бюл. №25. - 4 с.

18. А.с. 1581367 СССР, МКИ B01 F 7/28. Смеситель непрерывного действия/ С.И. Петров, В.Н. Сидоров, А.И. Зайцев, М.Ю. Таршис (СССР). № 4422870/31-26; заявл. 10.05.88 опубл. 30.07.90, Бюл. №28. - 4 с.

19. Пат. 2156647 Российская Федерация, МКИ B01F9/02. Смеситель/ М.Ю.Таршис, А.И. Зайцев, Б.А. Миронов, И.А. Зайцев, В.В. Бибиков, Д.О. Бытев; заявитель и патентообладатель ЯГТУ. № 99107612/12; заявл.07.04.99; опубл. 27.09.2000, Бюл. №27. - 3 с.

20. Пат. 2164868 Российская Федерация, МКИ B28С5/08. Смеситель сыпучих материалов непрерывного действия/ М.Ю. Таршис, А.И. Зайцев, И.А. Зайцев, В.В. Бибиков; заявитель и патентообладатель ЯГТУ. № 99124654/03; заявл.22.11.99; опубл. 10.04.2001, Бюл. № 10. - 4 с.

21. Пат. 2184605 Российская Федерация, МКИ В28С5/34. Смеситель/ М.Ю. Таршис, А.И. Зайцев, Б.А. Миронов, И.А. Зайцев, Д.О. Бытев, Л.В. Королев; заявитель и патентообладатель ЯГТУ. № 2000131010/12; заявл.13.12.00; опубл. 10.07.2002, Бюл. №19. - 3 с.

22. Пат. 2191622 Российская Федерация, МКИ B01F3/18. Смеситель /М.Ю. Таршис, А.И. Зайцев, Л.В. Королев, Д.О. Бытев; заявитель и патентообладатель ЯГТУ. № 2001103503/12; заявл.05.02.01; опубл. 27.10.02, Бюл. №30. - 5 с.

23. Пат. 2188124 Российская Федерация, МКИ В28С5/36, B01F3/18. Смеситель / Б.А. Миронов, А.И. Зайцев, А.А. Мурашов, И.А. Зайцев, Л.В. Королев, М.Ю. Таршис, Д.О. Бытев; заявитель и патентообладатель ЯГТУ. № 2001103918/12; заявл.12.02.01; опубл. 27.08.02, Бюл. №24. - 4 с.

24. Пат. 2164811 Российская Федерация, МКИ B28С5/08. Смеситель/ А.И. Зайцев, И.А. Зайцев, Б.А. Миронов, В.В. Бибиков, М.Ю. Таршис, А.Б. Капранова; заявитель и патентообладатель ЯГТУ. № 99112404/12; заявл.07.06.99; опубл. 10.04.2001, Бюл. № 10. - 4 с.

25. Пат. 2147460 Российская Федерация, МКИ B01F3/18, 11/00. Смеситель / А.И. Зайцев, А.А. Мурашов, И.А. Зайцев, М.Ю. Таршис, Б.А. Миронов, Д.О. Бытев; заявитель и патентообладатель ЯГТУ. № 98114779/12; заявл.29.07.98;опубл. 20.04.2000, Бюл. №11. 3 с.

26. Пат. 2135052 Российская Федерация, МКИ А23N17/00, В28С5/34. Устройство для смешения сыпучих материалов/ А.И. Зайцев, И.А. Зайцев, М.Ю. Таршис, А.А. Мурашов, Б.А. Миронов, Д.О. Бытев; заявитель и патентообладатель ЯГТУ. № 98113133/12; заявл.30.06.98; опубл. 27.08.1999, Бюл. №24. 4 с.

27. Пат. 2150317 Российская Федерация, МКИ B01F3/18. Смеситель/ А.И. Зайцев, Б.А. Миронов, И.А. Зайцев, Д.О. Бытев, М.Ю. Таршис, А.Б. Капранова, В.В. Бибиков; заявительи патентообладатель ЯГТУ. № 98120314/12; заявл.12.1102.98; опубл. 10.06.2000, Бюл. №16. 3 с.

28. Пат. 2146965 Российская Федерация, МКИ B01F3/18. Смеситель/ А.И. Зайцев, Б.А. Миронов, И.А. Зайцев, М.Ю. Таршис, В.В. Бибиков, Д.О. Бытев, С.А. Тимофеев; заявитель и патентообладатель ЯГТУ. № 99105082/12; заявл.15.03.98; опубл. 27.03.2000, Бюл. №9. 4 с.

29. Пат. 2203727 Российская Федерация, МКИ B01F3/18. Смеситель/ А.И. Зайцев, Б.А. Миронов, И.А. Зайцев, Д.О. Бытев, А.А. Мурашов, В.В. Бибиков, М.Ю. Таршис; заявитель и патентообладатель ЯГТУ. № 2000116526/12; заявл.21.06.00; опубл. 10.05.2003, Бюл. № 13. 5 с.

30. Пат. 2195099 Российская Федерация. Россия, МКИ А01С 1/06. Дражиратор/ А.И. Зайцев, Б.А. Миронов, И.А. Зайцев, Е.И. Кротова, А.А. Мурашов, В.В. Бибиков, М.Ю. Таршис; заявитель и патентообладатель ЯГТУ. № 99124455/13; заявл.22.11.99; опубл., 27.09.02. Бюл. №27. 5 с.

31. Пат. 2189713 Российская Федерация, МКИ А01С 1/06. Дражиратор/ Б.А.Миронов, А.И. Зайцев, А.А. Мурашов, И.А. Зайцев, Л.В.Королев М.Ю. Таршис, Д.О. Бытев; заявитель и патентообладатель ЯГТУ. № 2001103502/13; заявл.05.02.01; опубл., 27.09.02. Бюл. №27. 5 с.

32. Пат. 2188124 Российская Федерация, МКИ В28С5/36, B01F3/18. Смеситель / Б.А. Миронов, А.И. Зайцев, А.А. Мурашов, И.А. Зайцев, Л.В. Королев, М.Ю. Таршис, Д.О. Бытев; заявитель и патентообладатель ЯГТУ. № 2001103918/12; заявл.12.02.01; опубл. 27.08.02, Бюл. №24. 3 с.

33. Пат. 2254907 Российская Федерация, B01F3/18. Способ приготовления смеси сыпучих материалов/ М.Ю. Таршис, А.И. Зайцев, Л.В. Королев; заявитель и патентообладатель ЯГТУ. № 2003129737/15; заявл.06.10.03; опубл. 27.06.05, Бюл. №18. 5 с.

34. Пат. 2329095 Российская Федерация, МКИ B01F3/18. Способ смешения сыпучих материалов/ М.Ю. Таршис А.И. Зайцев; заявитель и патентообладатель ЯГТУ. № 2007106160/15; заявл.19.02.07; опубл. 20.07.08, Бюл. № 22. 5 с.

35. Пат. 2330714 Российская Федерация, МКИ B01F3/18. Смеситель сыпучих материалов/ М.Ю. Таршис А.И. Зайцев; заявитель и патентообладатель ЯГТУ. № 2007106161/15; заявл.19.02.07; опубл. 10.08.08, Бюл. № 22. 5 с.

36. Таршис, М.Ю. Системный подход к проектированию оборудования для смешивания сыпучих материалов/ М.Ю. Таршис, А.Н. Попков // Сборник статей 11 международной научно-практической конференции «Современные технологии в машиностроении». Пенза. 2007. С. 138-140.39

37. Таршис, М.Ю. Математическая модель процесса перемешивания в смесителе гравитационно-пересыпного действия/ М.Ю. Таршис // Материалы международной конференции конференции «Математические методы в химии и химической технологии». ММХ-9.Тверь.1995. С.123.

38. Tarshis, M.Yu. On calculation on mixers of powder materials with marked fields of behavior of powder medium/ M.Yu. Tarshis, A.I. Zaitsev, V.V. Bibikov, I.A. Zaitsev//14-th International Congress of Chemical and Process Engineering, CHISA-2000, Praga, 2000, P.172.

39. Zaitsev, I.A. Reseach of the new rotor mixer of powder materials/ I.A. Zaitsev, M.Yu. Tarshis, L.V. Korolev // 14-th International Congress of Chemical and Process Engineering, CHISA-2000, Praga, 2000, P.171.

40. Таршис, М.Ю. Об общих принципах разработки оборудования с гибкими рабочими элементами для смешивания сыпучих материалов / М.Ю. Таршис, А.И. Зайцев// 5 международная научная конференция “Теоретические и экспериментальные

основы создания новых высокоэффективных химико-технологических процессов

и оборудования”. Сборник трудов. Иваново. 2001. С.102-104.

41. Зайцев, И.А. Расчет нового струйного смесителя для приготовления торфо-минеральных смесей (питательных грунтов) / И. А. Зайцев, М.Ю. Таршис, Л. В. Королев, Д.О. Бытев// 5 международная научная конференция “Теоретические и экспериментальные основы создания новых высокоэффективных химико-технологических процессов и оборудования”. Сборник трудов. Иваново. 2001. С.202-207.

42. Королев, Л.В. Транспортная модель процесса смешивания сыпучих материалов/М.Ю. Таршис, Л.В. Королев, И.А. Зайцев / 5 международная научная конференция “Теоретические и экспериментальные основы создания новых высокоэффективных химико-технологических процессов и оборудования. Сборник трудов. Иваново. 2001. С.251-253.

43. Таршис, М.Ю. Теоретические основы разработки оборудования с эластиными рабочими элементами для приготовления сыпучих смесей/ М.Ю. Таршис, А.И. Зайцев //Труды междунар. научн. конф. “Теоретические основы создания оптимизации и управления энерго- и ресурсосберегающими процессами и оборудованием”. Иваново. 2007. Т 1. С.96-103.

44. Зайцев, И.А. Исследование нового роторного смесителя сыпучих материалов / И. А. Зайцев, М.Ю. Таршис, Л. В. Королев, Д.О. Бытев// ILASS - EUROPE'99, 5 - 7 Toulouse July 1999 (материалы конференции), P.137.

45. Таршис, М.Ю. Смеситель сыпучих материалов с волнообразным движением рабочей поверхности и метод его расчета/ М.Ю. Таршис// Материалы 6 Всесоюзной конференции «Роль молодых конструкторов и исследователей химического машиностроения». Зеленогорск, 1988. С. 100.

46. Таршис, М.Ю. Расчет основных конструктивных и режимных параметров смесителя «бегущей волны»/ М.Ю. Таршис// Материалы Всесоюзной конференции «Технология сыпучих материалов», Ярославль, 1990, С. 91-92.

47. Таршис, М.Ю. Математическое моделирование процесса смешивания сыпучих материалов в устройствах пересыпного действия/ М.Ю. Таршис// Материалы ХХ международной конференции «Математические методы в технике и технологиях». Ярославль. 2007. С.122 -124.

48. Таршис М.Ю. К расчету устройств с гибкими рабочими поверхностями для переработки гранулированных материалов/ В.Н. Сидоров, А.И. Зайцев// Деп. ВИНИТИ, № 2554-В88. Ярославль, 1988. 11 с.

49. Таршис М.Ю. Разработка и исследование смесителя с волнообразным движением рабочей поверхности/ М.Ю Таршис, Д.О. Бытев, А.И. Зайцев// Деп. ВИНИТИ, 14.04.06, № 6450-В88. Ярославль, 1988. 14 с.

50. Бытев Д.О. Системно-структурный анализ процесса смешения в аппарате бегущей волны/ Д.О. Бытев, М.Ю. Таршис, А.И. Зайцев// Деп. ВИНИТИ, 14.04.06, № 8531-В88. Ярославль, 1988. 21 с.

51. Таршис М.Ю. Системное проектирование принципиальных схем смесителей сыпучих материалов с эластичными рабочими элементами / М.Ю. Таршис, А.И. Зайцев// Деп. ВИНИТИ, 14.04.06, № 494-В2006. Ярославль, 2006. 33 с.

52. Бытев Д.О. Зайцев А.И., Таршис М.Ю. Исследование процесса смешивания сыпучих материалов в аппарате бегущей волны / Д.О. Бытев, А.И. Зайцев, М.Ю. Таршис // Процессы в зернистых средах: межвузовский сборник научных трудов. Иваново, 1989. С.34-39.

Размещено на Allbest.ru