Delist.ru

Повышение эффективности производства модифицированных сухих строительных смесей на основе энтропии процесса перемешивания (29.05.2007)

Автор: Шайбаков Владислав Данисович

На основе гипотезы, что существенное изменение структуры физической системы сопровождается возрастанием потока энтропии от нулевого уровня до максимума в оптимальный момент времени, после прохождения которого, поток энтропии уменьшается и стабилизируется на новом уровне, в данной главе излагается теория моделирования процесса смешивания модифицированных сухих строительных смесей на основе информационной энтропии.

Согласно данной теории аналитическая зависимость для описания динамики потока информационной энтропии H(t) во времени t может быть представлена в следующем виде

- коэффициенты, характеризующие интенсивность протекания процесса смешивания.

Полученная аналитическая зависимость позволяет определить критическую точку, в которой поток энтропии возрастает до максимального значения

начинает происходить снижение потока неопределенности и дальнейшее его стабилизация на новом стационарном уровне.

-ния каждого из компонентов по объему смеси с момента его загрузки будет различен, равно как и период диффузионного смешивания, что определяет момент начала сегрегации. Данная особенность протекания процесса смешивания многокомпонентных смесей в целях получения наибольшей неупорядоченности структуры смеси накладывает некоторые требования на последовательность загрузки исходных компонентов и определенность моментов времени, когда необходимо загружать тот или иной компонент в соответствии с процессами уже протекающими в рабочей камере смесителя.

Третья глава. В третьей главе представлена методика применения информационной энтропии для описания интенсивности смесительного процесса и определения оптимального времени смешивания.

Оптимальное время смешивания основных компонентов смеси можно определить выявив тот момент, в который распределение основных компонентов в объеме смеси является наиболее равномерным, что возможно только при сравнительной оценке нескольких исходов опыта и определении функциональной зависимости между ними в хронометрическом разрезе.

характеризующего ее полную разупорядоченность, то есть состояние при котором незнание структуры системы достигает положительного экстремума.

, то есть можно ввести понятие приведенной величины информационной энтропии определяемое следующим выражением

В ходе проведения эксперимента и обработки данных можно получить функции зависимости информационной энтропии от времени описывающую интенсивность распределения основных компонентов и добавок в объеме смеси, которая позволяет определить время смешивания основных компонентов и добавок по достижении которого смесь не становиться более однородной и следовательно дальнейшее смешивание является не целесообразным, а также определить последовательность ввода компонентов позволяющую повысить эффективность эксплуатации смесителя (см. рис. 6).

Рис. 6 Совмещение графиков интенсивности распределения основных компонентов и добавок в объеме смеси (графики построены на основе экспериментальных исследований проведенных на примышленной установке №3 ООО «Консолит»): 1) график интенсивности распределения основных компонентов в объеме смеси; 2) график интенсивности распределения добавок в объеме смеси.

Четвертая глава. В четвертой главе представлена методика обоснования конструктивно-технологических и режимных параметров смесителя на основе информационной энтропии.

В настоящее время в качестве параметра характеризующего интенсивность смесительного процесса используется безразмерный критерий Фруда:

где R – максимальный радиус лопасти;

- угловая скорость вращения;

g – ускорение свободного падения.

Критерий Фруда позволяет дать характеристику интенсивности процесса перемешивания, оперируя конструктивными и режимными параметрами оборудования, но не имеет связи с технологическими параметрами и физико-механическими свойствами перемешиваемых материалов. И для своего применения в качестве параметра характеризующего интенсивность перемешивания требует наличия методики определения оптимального времени смешивания.

- максимальную величину сегрегации которая может наблюдаться в смесителе данной конструкции. Условие позволяющее произвести сравнительную оценку смесителей разных конструкций и выбрать наиболее эффективный имеет вид

Пятая глава. В данной главе представлены результаты применения разработанной методики моделирования смесительного процесса и определения оптимального времени смешивания на практике, для сравнения эффективности смесителей различных конструкций. Экспериментальные исследования проводились на промышленных установках (ПУ) по выпуску модифицированных сухих строительных смесей ООО «Консолит» и ОАО «Гипсобетон» (см. рис. 7).

Рис. 7 Схема цепей оборудования технологических линий по производству сухих строительных смесей ООО «Консолит» и ОАО «Гипсобетон»: 1 – расходные бункера; 2 – дозатор вяжущих и минеральных наполнителей; 3 – патрубок ввода добавок; 4 – смеситель; 5 – накопительный бункер; 6 – фасовочная машина.

Исследования перемешивания сухой смеси в смесителе с целью повышения эффективности его работы проводились в два этапа:

1. Цель этапа: Экспериментальное исследование влияния режима перемешивания сухой смеси в смесителе на качество готового продукта.

Проводимые мероприятия: Выпуск опытно-промышленных партий плиточного клея для керамической плитки (см. табл. 1), отбор и обработка набора проб. Испытания проводились за 5 замесов общим весом 6000 кг. Каждый замес характеризовался одинаковой длительностью процесса перемешивания (1, 2, 3, 5 и 6 минут). При фасовке из каждого замеса отбирались через 2 мешка пробы весом 2-2,5 кг в количестве 22 шт. По каждой пробе фиксировался вес 1 литра смеси, затем большая часть проб сдавалась на переработку, за исключением контрольных проб отправляемых на лабораторный контроль.

Состав смеси плиточного клея для керамической плитки

Компонент Содержание, % Насыпной вес, кг\м3

Воскресенский кварцевый песок 62.75 1450

Портландцемент CEM 52,5 30 1050

Гуровский минеральный порошок 7 1050

Добавки 0.25 400

2. Цель этапа: Обработка результатов экспериментов. Анализ влияния режима перемешивания сухой смеси в смесителе на качество готового продукта.

(см. табл. 2), и получены графики интенсивности смесительного процесса в исследуемых смесителях (см. рис. 8), согласно которым смеситель, эксплуатируемый на промышленной установке ОАО «Консолит», характеризуется более интенсивным перемешиванием чем смеситель эксплуатируемый на промышленной установке ОАО «Гипсобетон», причиной чего является более высокая частота вращения ротора и конструкция лопастей (см. рис. 9). Сравнение эффективностей смесителей и причин их различия позволило определить направления оптимизации конструкции смесителя эксплуатируемого на промышленной установке ОАО «Гипсобетон».

Характеристики исследованных смесителей

1.61 0.75

Рис. 8 Графики интенсивности смесительного процесса в смесителях применяемых на промышленных установках по выпуску сухих строительных

ООО «Консолит»; 2) ОАО «Гипсобетон»

Рис. 9 Конструкции рабочих органов смесителей применяемых на промышленных установках по выпуску сухих строительных смесей:

а) ООО «Консолит»; б) ОАО «Гипсобетон».

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Выполненный анализ основных направлений развития и совершенствования техники и технологии смешивания сухих материалов показал, что в свете современных технологий перспективны циклические горизонтальные одновальные смесители работающие в режиме центрифугирования, которые возможно применять на производствах любой мощности, что делает актуальным исследование повышения эффективности их работы.

загрузка...