Технические науки

Студент Гончаров Е.И.

К. т. н., доц. Орехова Т.Н.

Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, Россия

АНАЛИЗ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ СМЕСИТЕЛЕЙ

Для производства сухих строительных смесей современное автоматизированное оборудование. Набирают популярность по производству сухих строительных смесей пневматические смесители. Первые пневмосмесители были разработаны для применения в стекольной промышленности, как альтернатива механическим смесителям шихты, подверженным сильному износу при работе с высокоабразивными материалами. В настоящее время пневмосмесители используются для смешивания сухих строительных смесей, витаминно-минеральных премиксов, пищевых концентратов и фармацевтических продуктов.

Пневматические смесители сыпучих материалов компании NOL-TEC состоят из конуса и установленных на нём керамических пневмоклапанов. Они применяются для смешивания порошковых и гранулированных продуктов с размером частиц не более 6 мм. Благодаря отсутствию движущихся механических частей, пневматические смесители подходят для работы с хрупкими или высокоабразивными материалами. Пневмосмесители устанавливаются на новые или существующие бункеры и силосы. Они могут использоваться как для смешивания небольших порций продукта, так и гомогенизации материала в силосах объёмом до 200 м³.

В пневмосмесителях смешивание материала достигается путем вдува в слой частиц газа. Создание разреженных слоев смешиваемого сыпучего материала и увеличению его порозности обеспечивают более свободное перемещение твердых частиц в рабочем объеме. Это достигается путем псевдоожижения слоя. Пневмосмесители можно разделить на две подгруппы: струйные и псевдоожиженным слоем [2].

В струйных пневмосмесителях, например в пневмосмесителе типа ПС-100, сжатый газ (азот или воздух) подается внутрь корпуса импульсно через ряд сопел с перекрещивающимися осями, создавая соответствующую циркуляцию частиц (циркуляционные смесители) или их хаотическое перемещение внутри слоя (смесители объемного смешивания).

В пневмосмесителях с псевдоожиженным слоем частиц газ подается внутрь корпуса под решетку (сетку), на которой находится смешиваемый материал. В качестве решетки часто используются пористая керамика [2]. В псевдоожиженом слое частицы хаотично перемещаются относительно друг от друга, происходит взаимный «диффузионный» обмен частицами микрообъемов смеси.

В большинстве пневмосмесителей не удается достичь хорошего качества смеси. Объясняется это следующим. Во-первых, в аппаратах с отношением высоты слоя H_c материала над решеткой к внутреннему диаметру D корпуса, равным 0,25, возникает несколько «очагов» циркуляции частиц (до шести). Частицы медленно перемещаются из одного очага в другие. Для сокращения числа очагов следует увеличивать высоту слоя. При H_c=D создается один очаг , что более благоприятно для процесса смешивания. При H_c<D следует в центр решетки подавать газ в большом количестве, чем на периферии. Это позволяет создать одноочаговый режим псевдоожижения.

Во-вторых, в псевдоожиженных слоях происходит быстрая сепарация частиц по размерам и массе. Поэтому процесс смешивания не следует вести дольше определенного времени. Следует отметить, что оптимальное время продувки слоя газом, с точки зрения сепарации, не всегда совпадает с оптимальным временем смешивания.

В-третьих, в результате каналообразования пылевидные материалы плохо псевдоожижаются и почти не перемещаются по объему смесителя. В этих случаях около решетки размещают вращающуюся лопастную мешалку, которая препятствует образованию каналов, по которым проходит основная масса газа. Все это следует учитывать при конструировании пневмосмесителей с псевдоожижением.

Пневмосмесители из нержавеющей стали с полированной поверхностью используются в пищевой, фармацевтической промышленности, полимерной. Благодаря вертикально расположенному конусу, интенсивной аэрации материала и пневмоимпульсам, полученная смесь выгружается без остатка и сегрегации, что позволяет использовать смесители при высоких требованиях к минимальному остатку.

Пневматические смесители могут быть установлены на конус пневмокамерного насоса. Комбинированное устройство позволяет смешивать различные компоненты и транспортирует полученную смесь в режиме «плотной фазы», с минимальной сегрегацией. Такой пневмосмеситель называют смеситель-транспортер[1].

Пневмосмесители снабжаются пылеулавливающими устройствами (рукавными фильтрами, циклонами, роторными пылеуловителям и др.).

К достоинствам пневмосмесителей можно отнести простоту их конструкции, гомогенизация больших объёмов (до 200 м³), смешивание высокоабразивных и хрупких материалов, низкие удельные энергозатраты, полный контроль процесса смешивания.

Процесс пневматического способа смешивания сыпучих материалов до сих пор является малоизученным. В связи с инновационными разработками пневмосмесители имеют низкую металлоемкость и у них нет вращающейся части. Для производства строительных сухих смесей стоит вопрос в увеличении производительности и качества продукции предприятий. Применение пневмосмесителей повысит однородность гомогенизации порошковых материалов, а также увеличит производительность.

Литература:

1. Орехова Т.Н.: Пневмосмеситель непрерывного действия для производства сухих строительных смесей : Белгород, 2013. - 158 с. 

2. М.Б. Генералов, В.П. Александров, В.В. Алексеев и др.: Машины и аппараты химических и нефтехимических производств. Т. IV-12 /.; Под общ. ред. М.Б. Генералова. 2004-832с.

3. Карпенко Г.В., Крипякевич В.И. Влияние водорода на свойство стали. М.: Металлургиздат, 1962. 196с.