VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

В настоящее время для эффективной переработки природных материалов (дробления, обогащения и гранулирования), с учетом требований технологического процесса, достаточно широко применяется предварительная электромагнитная механоактивационная обработка. Электромагнитный механоактиватор (ЭММА) является новым типом электромагнитных мельниц, принцип действия которого основан на нетрадиционном способе передачи механической энергии слою размольных элементов с использованием стационарного магнитного поля постоянного тока. Диспергирующее усилие формируется в процессе образования силового взаимодействия между рабочими органами аппарата под действием электромагнитных и механических сил[1].

В связи с новыми современными экономическими условиями и постановлением правительства РФ «О импортозамещении» всё актуальней становится задача разработки импортозамещающих инновационных аппаратурно-технологических систем для производства социально-значимой продукции с конкурентоспособным показателем энергоемкости и инновационными энергосберегающими способами управления энергоэффективностью потребительских энергосистем в агропромышленном комплексе.

Одним из видов в новом направлении исследований электромагнитного способа является механоактиватор дискового исполнения (ЭДМА). ЭДМА с рабочим объемом, содержащий в себе один диск или образованный смещающимися друг относительно друга поверхностями нескольких дисков. На рисунке рис.1представлена конструкционная схема ЭДМА.

Рис. 1 Схема ЭДМА (1-корпус; 2-ротор; 3-диск с диамагнитными пальцами; 4-диамагнитный диск с кольцевым магнитопроводом; 5-пружины; 6,7-обмотки управления; 8-сферические размольные тела)

Выявлено, что для получения на выходе продукции высокого качества и соответствия технологическим требованиям переработки, температура в рабочем объеме ЭДМА не должна превышать 60°С.

Тепловой режим переработки продукции в электромагнитных механоактиваторах устанавливается технологией диспергирования и регулируется отводом теплоты в окружающую среду [2]. Необходимость применения системы принудительного охлаждения обусловлена выделением части энергии в виде теплоты и потерями энергии в «слое скольжения» ЭДМА [3]. Эти потери энергии способствуют перегреву загрузки рабочего объема и соприкасающихся с ним частей устройства, что отрицательно сказывается на эксплуатационные свойства аппарата и качество переработанного продукта. Перегрев обмоток управления приводит к увеличению их сопротивления, снижению тока возбуждения, уменьшению силы взаимодействия между ферромагнитными размольными элементами [3]. ЭДМА работает с использованием двух потоков энергии: энергии, затрачиваемой электродвигателем на вращение подвижного диска и энергии, затрачиваемой на питание обмоток управления. Часть потерь мощности выделяется в виде тепловых потерь: потери мощности на трение в подшипниках ; потери мощности в щетках-кольцах ; потери мощности в обмотках управления ; потери мощности в «слое скольжения»; потери возникают при разрушении и построении структурных групп из ферромагнитных размольных элементов [4]. Выражение для определения суммарных тепловых потерь ΣQ в ЭДМА имеет вид:

. (1)

ЭДМА, предназначенных для механоактивации продукции с небольшими усилиями сдвига и скоростью вращения вала (n = 700-800 об/мин), потери на трение в подшипниках скольжения при установившейся температуре их нагрева и соответствующей смазке пропорциональны скорости вращения в степени 3/2:

, (2)

где это коэффициент пропорциональности.

В ЭДМА для диспергирования высокопрочных продуктов с большой скоростью вращения вала (до 3000 об/мин) применены роликовые (или шариковые) подшипники качения. При установившейся температуре их нагрева потери на трение пропорциональны скорости вращения вала:

(3)

Потери мощности на трение щеток о кольца пропорциональны линейной скорости в месте контакта щетки и кольца , коэффициенту трения щеток о кольцо, удельному давлению щеток о кольцо , и площади прилегания всех щеток к кольцам :

**(4)

Потери мощности в «слое скольжения» пропорциональны скорости вращения подвижного диска ЭДМА:

(5)

где – момент вращения на уровне «слоя скольжения», – высота разрыва «слоя скольжения»; – усилие, развиваемое между ферромагнитными размольными элементами в слое разрыва.

Потери мощности в обмотке управления режимами работы ЭДМА определены выражением:

(6)

где – ток в обмотке управления; – удельное сопротивление обмотки управления в нагретом состоянии; – удельное сопротивление обмотки управления при температуре окружающей среды; – сопротивление обмотки управления при температуре окружающей среды.

Таким образом, для расчета мощности, выделяемой в виде тепловых потерь в ЭДМА, применима формула:

(7)

Представленные формулы использованы при проектировании ЭДМА конструктивных модификаций, представляющих предмет изобретений.

Выводы

В результате теоретических и экспериментальных исследований тепловых режимов процесса механоактивации продукции сельскохозяйственного назначения – кормовых добавок из вторичного сырья кондитерского производства подтверждено , что температура в рабочем объеме ЭДМА не превышает 60°С [1] , что удовлетворяет требованиям технологического процесса.

Список литературы

1. Беззубцева М.М., Криштопа Н.Ю. Теоретические основы электромагнитного измельчения. – СПб: СПбГАУ, 2005. – 169 с.

2. Беззубцева М.М., Волков В.С., Обухов К.Н. Исследование тепловых режимов электромагнитных механоактиваторов // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. - 2013. - № 6. С. 108.

3. Беззубцева М.М., Волков В.С., Зубков В.В. Исследование аппаратов с магнитоожиженным слоем // Фундаментальные исследования. – 2013. - № 6. Ч.2. С. 258 – 262.

4. Беззубцева М.М., Волков В.С. Прикладная теория способа электромагнитной механоактивации // Известия Международной академии аграрного образования. -2013. -№ 16. Том 3. С. 93-96.

6

Код для цитирования: Скопировать