О номере
Публикации
Партнеры
июнь 2019 (опубликовано: 11.06.2019)
Выпуск 2(40)
Главная > Содержание > Аналитическое и экспериментальное моделирование профиля давления сырья в волчках
Пеленко В.В., Иваненко В.П., Шахов А.С. , Усманов И.И., Денисов А.А., Халиков И.И.
Исследовали влияние технологических параметров и конструктивных особенностей измельчительных шнековых машин на формирование поля давлений в шнековом канале, что определяет качество и энергоемкость процессов перемещения, экструзии и резания измельчаемого материала. Доказано, что основными параметрами, лимитирующими достигаемые уровни давления сырья на выходе измельчителя, являются геометрические параметры шнека, корпуса, ножа, толщина выходной решетки, количество и диаметр отверстий в ней, а также физико-механические характеристики продукта. Показано, что объектами для математического описания являются зоны и процессы, в которых затрачивается наибольшая доля мощности. При этом нетривиальный винтовой характер перемещения измельчаемого продукта от входа в корпус шнекового измельчителя по мере продвижения к выходу определяет сложность структуры формирования давления вдоль спиральной траектории. Именно сложностью аналитического описания этого процесса было обусловлено до настоящего времени упрощенное рассмотрение либо отдельных технологических зон существующих конструкций измельчителей, либо использование недостаточно обоснованных допущений. Принципиальной особенностью конструкций шнековых устройств, осложняющей моделирование, является наличие на внутреннейповерхности корпуса буртиков противоскольжения, исключающих проворачивание сырья, а также обеспечивающих поступательное движение продукта и формирование давления, требуемого для экструзии, что заставило использовать для математического описания процесса гидродинамические уравнения движения в форме Эйлера. Таким образом, аналитическое определение закона распределения давления в волчках по длине винтовой линии в зависимости от конструктивно-технологических параметров волчка и физико-механических характеристик измельчаемого материала поставлено целью исследования. Решение такой задачи в условиях действия на продукт тормозящих сил не только пассивного трения, но также активных сил сопротивления механических элементов противоскольжения, принципиально отличает его от существующих подходов. В результате математического описания, получена аналитическая зависимость внутришнекового давления от 16 влияющих факторов, включая длину винтовой линии, что позволяет обосновать параметры конструктивных элементов и осуществлять формирование на выходе измельчителя необходимое давление для сырья с различными физико-механическими свойствами, исходя из условий обеспечения качества продукта на выходе и минимальной энергоемкости процесса.
Читать статью полностью
Ключевые слова: гидродинамика; экструзия; измельчение; математическое описание; давление; противоскольжение; волчок; шнек; твердообразный продукт.
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License
УДК 519.68:532.7:541.182.41
Аналитическое и экспериментальное моделирование профиля давления сырья в волчках
Исследовали влияние технологических параметров и конструктивных особенностей измельчительных шнековых машин на формирование поля давлений в шнековом канале, что определяет качество и энергоемкость процессов перемещения, экструзии и резания измельчаемого материала. Доказано, что основными параметрами, лимитирующими достигаемые уровни давления сырья на выходе измельчителя, являются геометрические параметры шнека, корпуса, ножа, толщина выходной решетки, количество и диаметр отверстий в ней, а также физико-механические характеристики продукта. Показано, что объектами для математического описания являются зоны и процессы, в которых затрачивается наибольшая доля мощности. При этом нетривиальный винтовой характер перемещения измельчаемого продукта от входа в корпус шнекового измельчителя по мере продвижения к выходу определяет сложность структуры формирования давления вдоль спиральной траектории. Именно сложностью аналитического описания этого процесса было обусловлено до настоящего времени упрощенное рассмотрение либо отдельных технологических зон существующих конструкций измельчителей, либо использование недостаточно обоснованных допущений. Принципиальной особенностью конструкций шнековых устройств, осложняющей моделирование, является наличие на внутреннейповерхности корпуса буртиков противоскольжения, исключающих проворачивание сырья, а также обеспечивающих поступательное движение продукта и формирование давления, требуемого для экструзии, что заставило использовать для математического описания процесса гидродинамические уравнения движения в форме Эйлера. Таким образом, аналитическое определение закона распределения давления в волчках по длине винтовой линии в зависимости от конструктивно-технологических параметров волчка и физико-механических характеристик измельчаемого материала поставлено целью исследования. Решение такой задачи в условиях действия на продукт тормозящих сил не только пассивного трения, но также активных сил сопротивления механических элементов противоскольжения, принципиально отличает его от существующих подходов. В результате математического описания, получена аналитическая зависимость внутришнекового давления от 16 влияющих факторов, включая длину винтовой линии, что позволяет обосновать параметры конструктивных элементов и осуществлять формирование на выходе измельчителя необходимое давление для сырья с различными физико-механическими свойствами, исходя из условий обеспечения качества продукта на выходе и минимальной энергоемкости процесса.
Читать статью полностью
Ключевые слова: гидродинамика; экструзия; измельчение; математическое описание; давление; противоскольжение; волчок; шнек; твердообразный продукт.
DOI 10.17586/2310-1164-2019-12-2-80-89
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License