Аналитическое обоснование длительности разгрузки лопастного смесителя периодического действия
ART 85721
Авторы:
М.
В. Фомина, В.
П. Терюшков
М.
В. Фомина, В.
П. Терюшков Библиографическое описание статьи для цитирования:
Фомина
М.
В.,
Терюшков
В.
П. Аналитическое обоснование длительности разгрузки лопастного смесителя периодического действия // Научно-методический электронный журнал «Концепт». –
2015. – Т. 13. – С.
3601–3605. – URL:
http://e-koncept.ru/2015/85721.htm.
Аннотация. Теоретически обоснуются выражения времени разгрузки вертикального смесителя. Представлены выражения для определения длительности выгрузки материала через прямоугольное боковое отверстие.
Ключевые слова:
производительность, смеситель периодического действия, время выгрузки, время разгрузки, высота смеси
Текст статьи
Фомина Мария Владимировна,аспирантФГБОУ ВПО «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия», г.Пензаtopstar11@mail.ru
Терюшков Вячеслав Петрович,к.т.н., доцент ФГБОУ ВПО «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия», г. Пензаtvp141@mail.ru
Аналитическое обоснование длительности разгрузки лопастного смесителя периодического действия
Аннотация.Теоретически обоснуются выражения времени разгрузки вертикального смесителя. Представлены выражения для определения длительности выгрузки материала через прямоугольное боковое отверстие.Ключевые слова: Смеситель периодического действия, время выгрузки, время разгрузки, высота смеси, производительность
Повышение продуктивности животных требует улучшения качества кормов. Одним из способов повышения качества корма является приготовление смесей. Наиболее качественные смеси обеспечивают смесители периодического действия. [1,2]Их особенностью является предварительная загрузка компонентов смеси и последующий период их смешивания рабочим органом. После приготовления смеси открывается выгрузное отверстие и готовая смесь выгружается. [3]В ряде случаев используются смесители ступенчатого смешивания, в которых в начале приготавливается предварительная смесь, догружается дополнительные добавки и получается смесь. Иногда осуществляется несколько подобных ступеней смешивания [4,5]. В ряде аналитических работ теоретически определены ряд основных показателей и параметров работы лопастных смесителей [6…9]. При этом время выгрузки не определялось. Его можно определить на основе результатов [10]. Если в смесителе диаметром загружена масса компонентов смеси M, то при средней плотности смеси высота корма в смесителе составит H. При этом координата положения центра тяжести радиального элементарного сектора [10] в момент времени поворота некоей лопасти, вращающейся вокруг вертикальной оси вертикальной цилиндрической емкости, относительно начала выгрузного отверстия на боковой поверхности (при котором 0), м, определится:. (1)Радиальная скорость перемещения центра тяжести радиального сектора будет функцией времени поворота лопасти (соответственно времени расположения лопасти относительно начала выгрузного отверстия), м/с [10]:.
(2)где ;
Подача материала через выгрузное отверстие в виде прямоугольной щели определится, кг/с: или ,
(3)гдеSo, Sl–ширина и высота выгрузного отверстия, м; ср–средняя скорость выхода материала из смесителя через выгрузное отверстие в радиальном направлении, м/с; i–скорость выхода материала из смесителя в радиальном направлении на iм участке, м/с; Ni–количество iх участков выгрузного отверстия, шт.; –плотность вороха материала в смесительной емкости при работе мешалки, кг/м3.При разгрузке, за бесконечно малое время из смесителя выгрузится масса корма (кг) и объем смеси (м3):
М1=tQ.
V1М1/.
(4)Высота слоя корма в смесителе уменьшится на H. Теперь высота корма составит HH. Изменение высоты корма в смесителе составит, м:H= 4V1/(D2)= 4 (tQ /)/(D2), или H =4 Q/(D2).
(5)Выгрузку корма из смесителя можно разделить на два интервала времени. Первый интервал –пока разгружается смесь выше выгрузного отверстия (высота выгрузного отверстия постоянна). Второй интервал –когда разгружается смесь на высоте выгрузного отверстия (высота смеси изменяется от высоты выгрузного отверстия до практического нуля, т.е. высота выгрузного отверстия переменная величина).Определим время первого интервала времени, когда конечная высота слоя корма составит , с:1=(D2H) / (4Q), или 1= (H) (D2)/ (4Q).
(6)Определим длительность второго интервала времени, когда высота слоя корма в смесителе изменяется от высоты отверстия до нуля, с:, (7)где A(D2)/ 4 , показатель, определяемый из формул 3 и 5.Учитывая, что логарифм нуля математически определить невозможно, граничным условием (соответствующим условному нулю) примем размер частиц смеси в соответствии с зоотехническими требованиями –0,001 м.Время второго интервала выразится.
(8)На основании данных формул можно найти время, в течение которого координата центра тяжести опустится до дна, что и будет длительностью выгрузки, с:.
(9)Таким образом, аналитически описана длительность разгрузки вертикального смесителя периодического действия с боковым прямоугольным выгрузным отверстием.
Ссылки на источники1.Коновалов, В.В. Оптимизация технологических параметров смесителя с комбинированным рабочим органом/ В.В. Коновалов, В.П. Терюшков, А.В. Чупшев, В.В. Коновалов // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. 2014. №3. С. 8387.2.Коновалов, В.В. Оптимизация конструктивнокинематических параметров смесителя сухих кормов слопастноленточным рабочим органом/ В.В. Коновалов, В.П. Терюшков, А.В. Чупшев, В.В. Коновалов // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. 2013. №3. С. 8388.3.Коновалов, В.В. Обоснование конструктивнорежимных параметров смесителя сухих кормов с плоскими лопастями/Коновалов В.В., Дмитриев В.Ф., Коновалова М.В. // Научное обозрение. 2011. №1. С. 2428.4.Коновалов, В.В. Моделирование процесса непрерывного приготовления смеси смесителемдозатором экструдера / В.В. Коновалов, В.В. Новиков, Д.Н. Азиаткин, А.С. Грецов // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. 2013. №3. С. 7278.5.Коновалов, В.В. Моделирование изменения равномерности смеси при ступенчатом смешивании / В.В. Коновалов, А.В. Чупшев, М.В. Фомина, А.С. Калиганов // Нива Поволжья. 2013. №3(28). С. 7783.6.Коновалов, В.В. Аналитическое определение параметров лопастных смесителей для турбулентного перемешивания сухих смесей/ В.В. Коновалов, А.В. Чупшев, В.П. Терюшков, Г.В. Шабурова // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2012. №1. С. 135.7.Коновалов, В.В. Результаты теоретических исследований процесса перемешивания в смесителе периодического действия / В.В. Коновалов, А.В. Чупшев // Нива Поволжья. 2012. №2. С. 5155.8.Чупшев, А.В. Аналитическое определение параметров лопастных смесителей для турбулентного перемешивания сухих смесей/ А.В. Чупшев, В.В. Коновалов, В.П. Терюшков, Г.В. Шабурова // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2012. №3(89). С. 8891.9.Коновалов, В.В. Результаты теоретических исследований процесса перемешивания в смесителе периодического действия / В.В. Коновалов, А.В. Чупшев // Нива Поволжья. 2012. №2. С. 5155.10.Коновалов, В.В. Моделирование подачи материала при разгрузке вертикального смесителя / В.В. Коновалов, А.С. Калиганов, М.В. Фомина, А.В. Чупшев // XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс. 2014. №06(22). С. 6774.
Терюшков Вячеслав Петрович,к.т.н., доцент ФГБОУ ВПО «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия», г. Пензаtvp141@mail.ru
Аналитическое обоснование длительности разгрузки лопастного смесителя периодического действия
Аннотация.Теоретически обоснуются выражения времени разгрузки вертикального смесителя. Представлены выражения для определения длительности выгрузки материала через прямоугольное боковое отверстие.Ключевые слова: Смеситель периодического действия, время выгрузки, время разгрузки, высота смеси, производительность
Повышение продуктивности животных требует улучшения качества кормов. Одним из способов повышения качества корма является приготовление смесей. Наиболее качественные смеси обеспечивают смесители периодического действия. [1,2]Их особенностью является предварительная загрузка компонентов смеси и последующий период их смешивания рабочим органом. После приготовления смеси открывается выгрузное отверстие и готовая смесь выгружается. [3]В ряде случаев используются смесители ступенчатого смешивания, в которых в начале приготавливается предварительная смесь, догружается дополнительные добавки и получается смесь. Иногда осуществляется несколько подобных ступеней смешивания [4,5]. В ряде аналитических работ теоретически определены ряд основных показателей и параметров работы лопастных смесителей [6…9]. При этом время выгрузки не определялось. Его можно определить на основе результатов [10]. Если в смесителе диаметром загружена масса компонентов смеси M, то при средней плотности смеси высота корма в смесителе составит H. При этом координата положения центра тяжести радиального элементарного сектора [10] в момент времени поворота некоей лопасти, вращающейся вокруг вертикальной оси вертикальной цилиндрической емкости, относительно начала выгрузного отверстия на боковой поверхности (при котором 0), м, определится:. (1)Радиальная скорость перемещения центра тяжести радиального сектора будет функцией времени поворота лопасти (соответственно времени расположения лопасти относительно начала выгрузного отверстия), м/с [10]:.
(2)где ;
Подача материала через выгрузное отверстие в виде прямоугольной щели определится, кг/с: или ,
(3)гдеSo, Sl–ширина и высота выгрузного отверстия, м; ср–средняя скорость выхода материала из смесителя через выгрузное отверстие в радиальном направлении, м/с; i–скорость выхода материала из смесителя в радиальном направлении на iм участке, м/с; Ni–количество iх участков выгрузного отверстия, шт.; –плотность вороха материала в смесительной емкости при работе мешалки, кг/м3.При разгрузке, за бесконечно малое время из смесителя выгрузится масса корма (кг) и объем смеси (м3):
М1=tQ.
V1М1/.
(4)Высота слоя корма в смесителе уменьшится на H. Теперь высота корма составит HH. Изменение высоты корма в смесителе составит, м:H= 4V1/(D2)= 4 (tQ /)/(D2), или H =4 Q/(D2).
(5)Выгрузку корма из смесителя можно разделить на два интервала времени. Первый интервал –пока разгружается смесь выше выгрузного отверстия (высота выгрузного отверстия постоянна). Второй интервал –когда разгружается смесь на высоте выгрузного отверстия (высота смеси изменяется от высоты выгрузного отверстия до практического нуля, т.е. высота выгрузного отверстия переменная величина).Определим время первого интервала времени, когда конечная высота слоя корма составит , с:1=(D2H) / (4Q), или 1= (H) (D2)/ (4Q).
(6)Определим длительность второго интервала времени, когда высота слоя корма в смесителе изменяется от высоты отверстия до нуля, с:, (7)где A(D2)/ 4 , показатель, определяемый из формул 3 и 5.Учитывая, что логарифм нуля математически определить невозможно, граничным условием (соответствующим условному нулю) примем размер частиц смеси в соответствии с зоотехническими требованиями –0,001 м.Время второго интервала выразится.
(8)На основании данных формул можно найти время, в течение которого координата центра тяжести опустится до дна, что и будет длительностью выгрузки, с:.
(9)Таким образом, аналитически описана длительность разгрузки вертикального смесителя периодического действия с боковым прямоугольным выгрузным отверстием.
Ссылки на источники1.Коновалов, В.В. Оптимизация технологических параметров смесителя с комбинированным рабочим органом/ В.В. Коновалов, В.П. Терюшков, А.В. Чупшев, В.В. Коновалов // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. 2014. №3. С. 8387.2.Коновалов, В.В. Оптимизация конструктивнокинематических параметров смесителя сухих кормов слопастноленточным рабочим органом/ В.В. Коновалов, В.П. Терюшков, А.В. Чупшев, В.В. Коновалов // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. 2013. №3. С. 8388.3.Коновалов, В.В. Обоснование конструктивнорежимных параметров смесителя сухих кормов с плоскими лопастями/Коновалов В.В., Дмитриев В.Ф., Коновалова М.В. // Научное обозрение. 2011. №1. С. 2428.4.Коновалов, В.В. Моделирование процесса непрерывного приготовления смеси смесителемдозатором экструдера / В.В. Коновалов, В.В. Новиков, Д.Н. Азиаткин, А.С. Грецов // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. 2013. №3. С. 7278.5.Коновалов, В.В. Моделирование изменения равномерности смеси при ступенчатом смешивании / В.В. Коновалов, А.В. Чупшев, М.В. Фомина, А.С. Калиганов // Нива Поволжья. 2013. №3(28). С. 7783.6.Коновалов, В.В. Аналитическое определение параметров лопастных смесителей для турбулентного перемешивания сухих смесей/ В.В. Коновалов, А.В. Чупшев, В.П. Терюшков, Г.В. Шабурова // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2012. №1. С. 135.7.Коновалов, В.В. Результаты теоретических исследований процесса перемешивания в смесителе периодического действия / В.В. Коновалов, А.В. Чупшев // Нива Поволжья. 2012. №2. С. 5155.8.Чупшев, А.В. Аналитическое определение параметров лопастных смесителей для турбулентного перемешивания сухих смесей/ А.В. Чупшев, В.В. Коновалов, В.П. Терюшков, Г.В. Шабурова // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2012. №3(89). С. 8891.9.Коновалов, В.В. Результаты теоретических исследований процесса перемешивания в смесителе периодического действия / В.В. Коновалов, А.В. Чупшев // Нива Поволжья. 2012. №2. С. 5155.10.Коновалов, В.В. Моделирование подачи материала при разгрузке вертикального смесителя / В.В. Коновалов, А.С. Калиганов, М.В. Фомина, А.В. Чупшев // XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс. 2014. №06(22). С. 6774.
