V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

В настоящее время большое внимание уделяется развитию перерабатывающих отраслей производства, связанных с удовлетворением населения в рациональном и сбалансированном питании. Для решения этой задачи необходимо значительно увеличить масштабы внедрения в производство новой, высокоэффективной техники, которая одновременно с коренным улучшением качества продукции гарантировала бы рост производительности труда, снижение материалоемкости и энергопотребления.

Приготовление однородных по составу композиций из твердых материалов, находящихся в порошкообразном или зернистом состоянии путем их смешивания является широко используемым в промышленности. При этом возникает острая необходимость в высокоэффективном смесительном оборудовании, на котором было бы возможно получать высококачественные смеси из нескольких ингредиентов.

Известна конструкция барабанного смесителя по А.С. 1592024(базовая конструкция).

Для увеличения внутренней циркуляции потоков внутри барабана была разработана новая конструкция смесителя, техническая новизна которого заключается в том, что Г-образные лопасти повернуты на центральном валу относительно друг друга. Лопасти могут располагаться в шахматном порядке или по спирали (рисунок 1).

Рисунок 1.

Схема смесителя изображена на рисунке 2.

Барабанный смеситель содержит раму 1, на которой установлен смесительный барабан 1, в который с помощью центрирующих опор 2 установлен центральный вал 3. На валу 3 размещены лопасти 4. Рама снабжена механизмом для изменения угла наклона барабана. Лопасти имеют Г-образную форму (в поперечном сечении), а биссектриса угла, образованного сторонами лопасти в поперечном сечении, перпендикулярна оси центрального вала.

Рисунок 2.

Смесительный агрегат работает следующим образом. Порошкообразные материалы подаются в смеситель через загрузочный патрубок 6 при включенном приводе 5. При вращении барабана 1 порошкообразные материалы ссыпаются с рабочих поверхностей Г-образных лопастей вниз, перемещаясь одновременно по двум образующим барабана 1. При этом кроме разделения потока материала на два не равных потока на каждой лопасти происходит его циркуляция по длине смесительного барабана. Основной поток смеси будет перемещаться в осевом направлении в сторону выгрузки, так как большие стороны лопастей установлены с этой стороны. При этом происходит внутренняя объемная циркуляция смеси, что позволяет сглаживать входные пульсации расхода исходных компонентов и приводит к хорошему перемешиванию композиции. При расположении лопастей в шахматном порядке происходит общее усреднение качества смеси, при расположении лопастей в спиралевидном порядке происходит дополнительная циркуляция смеси внутри барабана за счет отбрасывания части смеси в переднюю часть барабана.

На новой конструкции смесителя были проведены эксперименты по приготовлению смеси соль-мука, лопасти были установлены в спиралевидном порядке, варьировались такие параметры как концентрация исходных компонентов (С), частота вращения барабана(n, об/мин), время процесса (t, мин). Результаты экспериментов были обработаны при помощи программы Statistica. Результаты представлены в таблице 1.

Таблица 1.

	Значение
Множест. R	0,9642
Множест. R2	0,9297
Скорр. R2	0,9206
F(3,23)	101,4322
	0,0000
Стд. Ош. Оценки	0,9659

Для того чтобы оценить какая из независимых переменных оказывает наибольшее влияние на зависимую переменную, необходимо воспользоваться методом множественного регрессионного анализа, результаты которого представлены в таблице 2.

Таблица 2.

	БЕТА		t(23)	p-уров.
Св.член		21,6908	32,1869	0,000000
	-0,392244	-0,1077	-7,0962	0,000000
C	-0,104699	-12,3816	-1,8941	0,070850
t	-0,874591	-1,8011	-15,8225	0,000000

Из таблицы мы видим, что наибольшее значение на коэффициент неоднородности Vc(%) оказывают частота вращения барабана n(об/мин) и продолжительность процесса t(мин). Концентрация смешиваемых компонентов С является незначимым фактором, поэтому при составлении уравнения регрессии он не учитывается.

Vc = 22,8993-3,0733*t-0,1578*n+0,1819*x²+0,0072*t*n+0,0006*n²

С помощью данного уравнения была построена графическая зависимость Vc(%) от n(об/мин) и t(мин), представленная на рисунке 3.

Рисунок 3.

Из анализа рисунка видно, что наименьший коэффициент неоднородности Vc получается при максимальных оборотах барабана n и наибольшей продолжительности процесса t.

Код для цитирования: Скопировать