Визначення характеру руху сипких матеріалів у системі безперервної дії «бункер – тарільчатий живильник»

Автор(и)

  • Volodymyr Statsenko Київський національний університет технологій та дизайну вул. Немировича-Данченка, 2, м. Київ, Україна, 01011, Україна https://orcid.org/0000-0002-3932-792X
  • Oleksandr Burmistenkov Київський національний університет технологій та дизайну вул. Немировича-Данченка, 2, м. Київ, Україна, 01011, Україна https://orcid.org/0000-0003-0001-4229
  • Tetyana Bila Київський національний університет технологій та дизайну вул. Немировича-Данченка, 2, м. Київ, Україна, 01011, Україна https://orcid.org/0000-0001-8937-5244
  • Dmytro Statsenko Київський національний університет технологій та дизайну вул. Немировича-Данченка, 2, м. Київ, Україна, 01011, Україна https://orcid.org/0000-0002-3064-3109

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.163545

Ключові слова:

циліндрично-конічний бункер, тарілчастий живильник, сипкий матеріал, метод дискретних елементів, взаємодія частинок

Анотація

Розглянуто методи моделювання руху сипкого матеріалу в дозувальному обладнанні безперервної дії. Встановлено, що моделювання пульсацій та розривів у потоці сипкого матеріалу можна здійснити за допомогою методу дискретних елементів. На його основі створена модель системи, що складається з бункера циліндрично-конічної форми та тарілчастого живильника безперервної дії. Частинки сипкого матеріалу представлені у вигляді сфер із постійним радіусом, між яким діють сили тертя та пружності.

В результаті моделювання визначено швидкості руху та положення кожної частинки у поперечному перерізі системи «бункер – тарілчастий живильник» та на поверхні тарелі живильника. Визначено зони із характерними швидкостями руху сипкого матеріалу та продуктивність системи. Найбільша швидкість частинок спостерігається у зоні вихідного патрубка бункера, вздовж його центральної вісі та у зовнішньому шарі матеріалу, який знаходиться на поверхні тарелі. Найменші швидкості спостерігаються біля стінок бункера та в центрі тарелі. Встановлено, що у процесі роботи живильника спостерігається збільшення радіусу конусу сипкого матеріалу на 15,2 %, який знаходиться на поверхні тарелі.

Експериментальне дослідження системи здійснено із використанням дослідного стенду, що складався з конічно-циліндричного бункера, тарілчастого живильника безперервної дії та системи збору даних. Визначено продуктивність живильника в усталеному режимі роботи. Встановлено, що вона має пульсуючий характер, який співпадає із результатами аналітичних розрахунків на основі розробленої моделі. Висновок про відповідність отриманих результатів зроблено на основі рівності дисперсій продуктивності, яку перевірено за допомогою критерію Фішера.

Отримана модель може бути застосована для аналізу усталеного режиму роботи тарілчастих живильників безперервної дії у випадку, якщо сипкий матеріал надходить в центр тарелі

Біографії авторів

Volodymyr Statsenko, Київський національний університет технологій та дизайну вул. Немировича-Данченка, 2, м. Київ, Україна, 01011

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра комп’ютерної інженерії та електромеханіки

Oleksandr Burmistenkov, Київський національний університет технологій та дизайну вул. Немировича-Данченка, 2, м. Київ, Україна, 01011

Доктор технічних наук, професор

Кафедра комп’ютерної інженерії та електромеханіки

Tetyana Bila, Київський національний університет технологій та дизайну вул. Немировича-Данченка, 2, м. Київ, Україна, 01011

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра комп’ютерної інженерії та електромеханіки

Dmytro Statsenko, Київський національний університет технологій та дизайну вул. Немировича-Данченка, 2, м. Київ, Україна, 01011

Кандидат технічних наук

Кафедра комп’ютерної інженерії та електромеханіки

Посилання

  1. Burmistenkov, O. P. et. al.; Konoval, V. P. (Ed.) (2007). Vyrobnytstvo lytykh detalei ta vyrobiv z polimernykh materialiv u vzuttieviy ta shkirhalantereiniy promyslovosti. Khmelnytskyi, 255.
  2. Burmistenkov, O. P., Starodub, O. A., Misiats, V. P., Bila, T. Ya., Statsenko, V. V. (2011). Protsesy ta obladnannia pidhotovchykh vyrobnytstv lehkoi promyslovosti. Kyiv: KNUTD, 138.
  3. Ahmadiev, F. G., Aleksandrovskiy, A. A. (1988). Modelirovanie i realizaciya sposobov prigotovleniya smesey. Zhurn. Vsesoyuz. him. obshch-va im. D. I. Mendeleeva, 33 (4), 448.
  4. Kulik, T., Synyuk, O., Zlotenko, B. (2017). Modeling a process of filling the mold during injection molding of polymeric parts. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (1 (89)), 70–77. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.110820
  5. Burmistenkov, A. P., Belaya, T. Ya. (1982). Issledovanie processa prigotovleniya polimernih kompoziciy dlya proizvodstva plenochnyh polimernyh materialov. Izv. vuzov. Tekhnologiya legkoy promyshlennosti, 6.
  6. Statsenko, V. V., Burmistenkov, O. P., Bila, T. Ya. (2017). Avtomatyzovani kompleksy bezperervnoho pryhotuvannia kompozytsiy sypkykh materialiv. Kyiv: KNUTD, 219.
  7. Bakin, I. A., Sablinskiy, A. I., Belousov, G. N. (2003). Kompleksnoe modelirovanie processov nepreryvnogo smeseprigotovleniya. Tekhnologiya i tekhnika pishchevyh proizvodstv, 137–141.
  8. Katalymov, A. V., Lyubartovich, V. A. (1990). Dozirovanie sypuchih i vyazkih materialov. Leningrad: Himiya, 232.
  9. Alferov, K. V., Zenkov, R. L. (1955). Bunkernye ustanovki. Proektirovanie, raschet i ekspluataciya. Moscow, 308.
  10. Globin, A. N. (2009). Puti sovershenstvovaniya doziruyushchih ustroystv. Sovershenstvovanie tekhnologicheskih processov i tekhnicheskih sredstv v APK. 5–6.
  11. Generalov, M. B. (2002). Mekhanika tverdyh dispersnyh sred v processah himicheskoy tekhnologii. Kaluga: N. Bochkarevoy, 592.
  12. Bila, T. Ya., Statsenko, V. V. (2006). Analitychne doslidzhennia rukhu chastok sumishi u dvorotornomu zmishuvachi bezperervnoi diyi. Visnyk Kyivskoho natsionalnoho universytetu tekhnolohiy ta dyzainu, 5, 30–34.
  13. Panasyuk, I., Zalyubovskiy, M. (2015). Driving machine shaft angular velocity impact on motion conditional change of granular medium in working reservoir for components compounding and process. Metallurgical and Mining Industry, 3, 260–264.
  14. Burmistenkov, A. P., Belaya, T. Ya. (1987). Odnoparametricheskaya diffuzionnaya model' centrobezhnogo smesitelya nepreryvnogo deystviya dlya sypuchih materialov. Izv. vuzov. Tekhnologiya legkoy promyshlennosti, 5, 137–139.
  15. Munjiza, A. (2004). The Combined Finite-Discrete Element Method. Wiley, 333. doi: https://doi.org/10.1002/0470020180
  16. Magalhães, F. G. R., Atman, A. P. F., Moreira, J. G., Herrmann, H. J. (2016). Analysis of the velocity field of granular hopper flow. Granular Matter, 18 (2). doi: https://doi.org/10.1007/s10035-016-0636-y
  17. Potapov, A. V., Campbell, C. S. (1996). Computer simulation of hopper flow. Physics of Fluids, 8 (11), 2884–2894. doi: https://doi.org/10.1063/1.869069
  18. Yan, Z., Wilkinson, S. K., Stitt, E. H., Marigo, M. (2015). Discrete element modelling (DEM) input parameters: understanding their impact on model predictions using statistical analysis. Computational Particle Mechanics, 2 (3), 283–299. doi: https://doi.org/10.1007/s40571-015-0056-5
  19. Nakano, M., Abe, T., Kano, J., Kunitomo, K. (2012). DEM Analysis on Size Segregation in Feed Bed of Sintering Machine. ISIJ International, 52 (9), 1559–1564. doi: https://doi.org/10.2355/isijinternational.52.1559
  20. Kessler, F., Prenner, M. (2009). DEM – Simulation of Conveyor Transfer Chutes. FME Transactions, 37 (4), 185–192.
  21. Third, J. R., Scott, D. M., Lu, G., Müller, C. R. (2015). Modelling axial dispersion of granular material in inclined rotating cylinders with bulk flow. Granular Matter, 17 (1), 33–41. doi: https://doi.org/10.1007/s10035-014-0542-0
  22. Shuhin, V. V., Marsov, V. I., Suetina, T. A., Kolbasin, A. M. (2013). Dozatory nepreryvnogo deystviya s kompensaciey vozmushcheniya vhodnogo potoka materiala. Mekhanizaciya stroitel'stva, 2, 32–34.
  23. Popov, V. L. (2012). Mekhanika kontaktnogo vzaimodeystviya i fizika treniya. Moscow: Fizmatlit, 348.
  24. Mindlin, R. D., Deresiewicz, H. (1953). Elastic Spheres in Contact under Varying Oblique Force. Trans. ASME J. Appl. Mech., 20, 327–344.
  25. Tsuji, Y., Tanaka, T., Ishida, T. (1992). Lagrangian numerical simulation of plug flow of cohesionless particles in a horizontal pipe. Powder Technology, 71 (3), 239–250. doi: https://doi.org/10.1016/0032-5910(92)88030-l
  26. Shpak, Yu. A. (2006). Programmirovanie na yazyke C dlya AVR i PIC mikrokontrollerov. MK-Press, 400.

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-04-12

Як цитувати

Statsenko, V., Burmistenkov, O., Bila, T., & Statsenko, D. (2019). Визначення характеру руху сипких матеріалів у системі безперервної дії «бункер – тарільчатий живильник». Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(1 (98), 21–28. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.163545

Номер

Том 2 № 1 (98) (2019): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Виробничо-технологічні системи

Ліцензія

Авторське право (c) 2019 Volodymyr Statsenko, Oleksandr Burmistenkov, Tetyana Bila, Dmytro Statsenko

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.