Підвищення ефективності процесу потокового змішування сипких компонентів

Автор(и)

  • Igor Shevchenko Інститут олійних культур Національної академії аграрних наук України вул. Інститутська, 1, с. Сонячне, Запорізький р-н, Запорізька обл., Україна, 69093, Україна https://orcid.org/0000-0002-4191-4146
  • Elchyn Aliiev Інститут олійних культур Національної академії аграрних наук України вул. Інститутська, 1, с. Сонячне, Запорізький р-н, Запорізька обл., Україна, 69093, Україна https://orcid.org/0000-0003-4006-8803

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.216409

Ключові слова:

сипкий матеріал, потокове змішування, чисельне моделювання, робочий орган, конструктивно-технологічні параметри

Анотація

Сучасна промислова і аграрна переробка майже завжди передбачає виконання процесу змішування сипкого матеріалу на різноманітному обладнанні. На даний момент відомі змішувачі різноманітних конструкцій, принципів та способів реалізації технологічного процесу. Серед існуючих способів змішування є потоковий спосіб, який має значні переваги – зменшення енергоємності при підвищенні якості процесу безперервного приготування та роздавання суміші. Однак дослідженню потокового способу зміщування сипких матеріалів приділено мало уваги. Це не дає можливості використати відомі аналітичні моделі процесу переміщення сипких компонентів для обґрунтування конструктивно-технологічних параметрів робочих органів змішувача потокового типу.

В результаті аналітичних досліджень потокового способу змішування складено систему диференційних рівнянь руху частинок компонентів сипкого матеріалу в повітряному потоці під дією поверхонь робочих органів розробленого змішувача. Представлена система диференційних рівняння покладена в основу фізико-математичного апарату чисельного моделювання зазначеного процесу в пакеті програмного забезпечення StarCCM+(США).

В результаті чисельного моделювання отримані залежності динаміки зміни концентрації компонентів в суміші та однорідності суміші від зон змішувача потокового типу в залежності від факторів досліджень (частота обертів, кута атаки лопатевого змішувача, продуктивність подачі першого і другого компонентів).

Для процесу змішування двокомпонентної кормової суміші (стебловий і концентрований корми) визначені оптимальні конструктивно-технологічні параметри змішувача потокового типу, при яких однорідність отриманої кормосуміші є максимальною

Біографії авторів

Igor Shevchenko, Інститут олійних культур Національної академії аграрних наук України вул. Інститутська, 1, с. Сонячне, Запорізький р-н, Запорізька обл., Україна, 69093

Доктор технічних наук, професор, член-кореспондент Національної академії аграрних наук України

Elchyn Aliiev, Інститут олійних культур Національної академії аграрних наук України вул. Інститутська, 1, с. Сонячне, Запорізький р-н, Запорізька обл., Україна, 69093

Доктор технічних наук, старший дослідник

Відділ техніко-технологічного забезпечення насінництва

Посилання

  1. Fazekas, S. (2007). Distinct Element Simulations of Granular Materials. Budapest, 144. Available at: https://repozitorium.omikk.bme.hu/bitstream/handle/10890/602/ertekezes.pdf?sequence=1&isAllowed=y
  2. Holdich, R. (2002). Fundamentals of Particle Technology. Midland Information Technology and Publishing, 173. Available at: https://www.researchgate.net/publication/255700879_Fundamentals_of_Particle_Technology
  3. Alenzi, A. F. (2012). Modeling of consolidation and flow of granular material under varying conditions. University of Pittsburgh, 144. Available at: http://d-scholarship.pitt.edu/id/eprint/13172
  4. Jahani, M., Farzanegan, A., Noaparast, M. (2015). Investigation of screening performance of banana screens using LIGGGHTS DEM solver. Powder Technology, 283, 32–47. doi: https://doi.org/10.1016/j.powtec.2015.05.016
  5. Abbaspour-Fard, M. H. (2000). Discrete element modelling of the dynamic behaviour of non-spherical particulate materials. University of Newcastle upon Tyne, 275. Available at: https://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.324869
  6. Naeini, M. S. E. (2011). Discrete Element Modeling of Granular Flows in Vibrationally-Fluidized Beds. University of Toronto, 130. Available at: https://tspace.library.utoronto.ca/bitstream/1807/29716/17/EmamiNaeini_MohammadSaeid_201106_PhD_thesis.pdf
  7. Kol'man-Ivanov, E. E., Gusev, Yu. I., Karasev, I. N. et. al. (1985) Konstruirovanie i raschet mashin himicheskih proizvodstv. Moscow: Mashinostroenie, 228–254. Available at: https://www.twirpx.com/file/149553/
  8. Verloka, I. I., Kapranova, A. B., Lebedev, A. E. (2014). Sovremennye gravitatsionnye ustroystva nepreryvnogo deystviya dlya smeshivaniya sypuchih komponentov. Inzhenerniy vestnik Dona, 4. Available at: https://cyberleninka.ru/article/n/sovremennye-gravitatsionnye-ustroystva-nepreryvnogo-deystviya-dlya-smeshivaniya-sypuchih-komponentov
  9. Mizonov, V. E., Balagurov I. A. (2016). Teoreticheskie osnovy modelirovaniya i rascheta formirovaniya mnogokomponentnyh smesey raznorodnyh dispersnyh materialov. Ivanovo: IGEU, 108.
  10. Makarov, Yu. I. (1973). Apparaty dlya smesheniya sypuchih materialov. Moscow: Mashinostroenie, 216. Available at: https://www.twirpx.com/file/1317803/
  11. Selivanov, Yu. T., Pershin, V. F. (2004). Raschet i proektirovanie tsirkulyatsionnyh smesiteley sypuchih materialov bez vnutrennih peremeshivayushchih ustroystv. Moscow: «Izdatel'stvo mashinostroenie-1», 120. Available at: https://www.tstu.ru/book/elib/pdf/2004/selivan.pdf
  12. Shubyn, Y. N., Svyrydov, M. M., Tarov, V. P. (2005). Tekhnolohicheskye mashiny i oborudovanye. Sypuchie materialy i ikh svoistva. Tambov: Yzd-vo Tamb. hos. tekhn. un-ta, 76.
  13. Pershyn, V. F., Odnolko, V. H., Pershyna, S. V. (2009). Pererabotka sыpuchykh materyalov v mashynakh barabannoho typa. Moscow: Mashynostroenye, 220.
  14. Weinekötter, R. (2016). Mixing of Solid Materials. Production, Handling and Characterization of Particulate Materials, 291–326. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-319-20949-4_9
  15. Delaney, G. W., Cleary, P. W., Hilden, M., Morrison, R. D. (2009). Validation of dem predictions of granular flow and separation efficiency for a horizontal laboratory scale wire mesh screen. Seventh International Conference on CFD in the Minerals and Process Industries CSIRO. Melbourne. Available at: https://www.researchgate.net/publication/43517493
  16. Herrmann, H. J. (1993). Molecular dynamics simulations of granular materials. International Journal of Modern Physics C, 04 (02), 309–316. doi: https://doi.org/10.1142/s012918319300032x
  17. Ferrara, G., Preti, U., Schena, G. D. (1987). Computer-aided Use of a Screening Process Model. APCOM 87. Proceeding of the Twentieth International Symposium on the Application of Computers and Mathematics in the Mineral Industries. Vol. 2: Metallurgy. Johannesburg, 153–166. Available at: https://www.saimm.co.za/Conferences/Apcom87Metallurgy/153-Ferrara.pdf
  18. Dinesh, J. (2009). Modelling and Simulation of a Single Particle in Laminar Flow Regime of a Newtonian Liquid. Excerpt from the Proceedings of the COMSOL Conference. Bangalore. Available at: https://www.comsol.com/paper/download/46302/Jamnani.pdf
  19. Kanehl, P. (2010). Particle model of the Magnus effect. Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald, 35. Available at: https://physik.uni-greifswald.de/storages/uni-greifswald/fakultaet/mnf/physik/ag_schneider/Arbeiten/philippBA.pdf
  20. Chen, N. H. (1979). An Explicit Equation for Friction Factor in Pipe. Industrial & Engineering Chemistry Fundamentals, 18 (3), 296–297. doi: https://doi.org/10.1021/i160071a019
  21. Zhang, S., Kuwabara, S., Suzuki, T., Kawano, Y., Morita, K., Fukuda, K. (2009). Simulation of solid–fluid mixture flow using moving particle methods. Journal of Computational Physics, 228 (7), 2552–2565. doi: https://doi.org/10.1016/j.jcp.2008.12.005
  22. Di Renzo, A., Di Maio, F. P. (2004). Comparison of contact-force models for the simulation of collisions in DEM-based granular flow codes. Chemical Engineering Science, 59 (3), 525–541. doi: https://doi.org/10.1016/j.ces.2003.09.037
  23. Broas, P. (2001). Advantages and problems of CAVE-visualisation for design purposes. VTT Technical Research Centre of Finland, 73–81.
  24. Han, S. W., Lee, W. J., Lee, S. J. (2012). Study on the Particle Removal Efficiency of Multi Inner Stage Cyclone by CFD Simulation. World Academy of Science, Engineering and Technology, 6 (7), 386–390.
  25. Satish, G., Ashok Kumar, K., Vara Prasad, V., Pasha, Sk. M. (2013). Comparison of flow analysis of a sudden and gradual change of pipe diameter using fluent software. IJRET: International Journal of Research in Engineering and Technology, 2 (12), 41–45. Available at: https://www.researchgate.net/publication/334761930_COMPARISON_OF_FLOW_ANALYSIS_OF_A_SUDDEN_AND_GRADUAL_CHANGE_OF_PIPE_DIAMETER_USING_FLUENT_SOFTWARE
  26. Iguchi, M., Ilegbusi, O. J. (2014). Basic Transport Phenomena in Materials Engineering. Springer. doi: https://doi.org/10.1007/978-4-431-54020-5
  27. Ivanets, V. N., Bakin, I. A., Belousov, G. N. (2002). Entropiyniy podhod k otsenke protsessa smeshivaniya sypuchih materialov. Hranenie i perarabotka sel'skohozyaystvennogo syr'ya, 11, 16–18.
  28. Bakin, I. A., Belousov, G. N., Sablinskiy, A. I. (2001). Modelirovanie protsessa smeshivaniya entropiyno – informatsionnym metodom. Novye tehnologii v nauchnyh issledovaniyah v obrazovanii. Materialy Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferentsii. Ch. 1. Yurga.
  29. Aliev, E. B., Bandura, V. M., Pryshliak, V. M., Yaropud, V. M., Trukhanska, O. O. (2018). Modeling of mechanical and technological processes of the agricultural industry. INMATEH, 54 (1), 95–104. Available at: http://aliev.in.ua/doc/stat/2018/stat_2.pdf
  30. Shevchenko, I. A., Aliev, E. B. (2018). Research on the photoelectronic separator seed supply block for oil crops. INMATEH, 54 (1), 129–138. Available at: http://aliev.in.ua/doc/stat/2018/stat_3.pdf
  31. Aliev, E. B., Yaropud, V. M., Dudin, V. Yr., Pryshliak, V. M., Pryshliak, N. V., Ivlev, V. V. (2018). Research on sunflower seeds separation by airflow. INMATEH, 56 (3), 119–128. Available at: http://aliev.in.ua/doc/stat/2018/stat_15.pdf
  32. Aliiev, E., Gavrilchenko, A., Tesliuk, H., Tolstenko, A., Koshul’ko, V. (2019). Improvement of the sunflower seed separation process efficiency on the vibrating surface. Acta Periodica Technologica, 50, 12–22. doi: https://doi.org/10.2298/apt1950012a
  33. Aliev, E., Dudin, V., Gavrilchenko, A., Ivlev, V. (2019). Modeling of the separation process of bulk material according to its physical and mechanical properties. Ukrainian Black Sea region agrarian science, 4, 114–121. Available at: https://visnyk.mnau.edu.ua/statti/2019/n104/n104v4r2019aliev.pdf
  34. Koptev, A. A., Pershin, V. F., Sviridov, M. M., Tarov, V. P., Shubin, I. N. (2001). Osobennosti opredeleniya uglov vnutrennego treniya sypuchih materialov. Vestnik Tambovskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta, 7 (1), 60–65.
  35. Kupchenko, A. V., Yalpachik, O. V., Shpiganovich, T. A., Alekseenko, V. A. (2010). Opredelenie prochnostnyh harakteristik zerna. Zernovi produkty i kombikormy, 4, 18–22.

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-12-31

Як цитувати

Shevchenko, I., & Aliiev, E. (2020). Підвищення ефективності процесу потокового змішування сипких компонентів. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(1 (108), 6–13. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.216409

Номер

Том 6 № 1 (108) (2020): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Виробничо-технологічні системи

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Igor Shevchenko, Elchyn Aliiev

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.