СОВРЕМЕННОЕ СМЕСИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ БЕТОНОВ

До этого чем разговаривать об направлениях развития теоретического знания действий смесеобразования в сфере изготовления строй консистенций (бетонных в т.ч.), может быть полезно оглянуться назад и отдать хотя бы в общих чертах сущность теории процесса смесеобразования, построенную научной школой под правлением кандидата технических наук М. В. Бунина. В многочисленных научных трудах и монографиях обслуживающего персонала данной нам школы на базе вариационных методов поисковой оптимизации производственных действий, зонной механики и имеющих место быть в то время достижений в теории смесеобразования были сформулированы суть, нрав и основные закономерности процесса смесеобразования.

Лицензионные компьютерные диски по доступным ценам.

В работах, в каких исследовались бетонные смеси и них приготовление при обычных (и не скоростных) рабочих процессах смесителей [1, 2, 3, 4, 5, 6] подчеркивалось следующее:
комплексные процессы образования консистенций содержат механические и физико хим частные процессы;
по вопросу, связанным с кратковременностью действий перемешивания бетонных консистенций для 1-го приближения допустимо пренебречь происходящими в консистенциях хим процессами;
механический процесс образования смеси является комплексным, так как включает в себя внутри себя два частных, кроме того «противоположных» друг дружке, процесса – сепарирования и смешения; и именно в следствие сего он ни разу не ведет к получению «безупречной» смеси.

Физическая суть процесса смешивания

В ходе смешивания можно подчеркнуть следующие основные компоненты: перенос объемов смешиваемых компонентов; деформирование (то есть вытягивание этих объемов в зоне смешивания); микродеформирование смешиваемых масс внутри отдельных объемов и среди них. Разумеется, что наиболее эффективно смешивание будет осуществляться под воздействием внешних нагрузок, интенсифицирующих процессы массообмена. В следствии этого при приготовлении всевозможных строй многокомпонентных консистенций и растворов, которые обладают необходимой однородностью, самое большое применение обнаруживает процесс механического смешивания.

Примечание. Известно, что существует а также термин «перемешивание», означающий соединение объемов всевозможных веществ имея цель получения однородной смеси из пары материалов. В будущем мы все станем использовать лишь более точный термин – смешивание.

Характеристика качества консистенций

Качество приготовляемых консистенций можно характеризовать степенью смешивания либо, в частности, степенью однородности, под которой понимается взаимное распределение 2-х и поболее компонентов опосля идеального смешивания всей системы.

Таблица 1. Расчетные значения степени сепарации для консистенций с различным удельным сопротивлением в роторном смесителе с вертикальным лопастным ротором при следующих параметрах: t=60 с; Smax=1,0; n=0,72 с-1; среднем диаметре лопастей d=2 м

Таблица 1.p, кПа 75,0 70,0 65,0 60,0 25,0 20,0 18,0
S 0,11 0,095 0,08 0,067 0,013 0,0122 0,012

А как существовало констатировано [3, 7], из цифры предложенных параметров качества консистенций наиболее важной оказалась степень сепарации смеси S – центральный абсолютный момент статистической плотности распределения физической плотности компонентов смеси по всему рассматриваемому объему:

где V – полный геометрический размер смеси; ?сантиметров – средняя герметичность смеси во всем ее объеме; ?i – герметичность i-го компонента на данном участке смеси ?Vе; – средняя герметичность i-го компонента во всем объеме смеси; m – количество компонентов смеси; n – количество «частей» – элементарных участков смеси.

Степень смешивания (либо степень однородности), используемая для оценки интенсивности смешивания, является вмести с этим показателем эффективности смешивания.

В соответствии перед этим принятому в отечественной литературе определению, интенсивность действия смешивающего устройства (она же интенсивность смешивания) характеризуется как правило следующими величинами:
временем заслуги конкретного технологического результата при постоянной частоте вращения либо частотой вращения (окраинный скоростью смешивающих лопастей) смешивающего механизма при постоянной продолжительности процесса;
мощностью, расходуемой на смешивание, приведенной к единице объема либо массы смешиваемого материала.

Следует понимать, что каждая из вышеперечисленных величин является мерой интенсивности смешивания не как говорится, а только лишь для конкретного смешивающего аппарата, работающего с конкретной средой. В следствии этого в высшей степени важно отыскать величину, наиболее близко коррелирующуюся с рациональностью конструкции смесителя.

Основные факторы, обуславливающие рациональность конструкции смесителя

Разумеется [8], что универсальный аспект интенсивности смешивания обязан быть определен а как скорость конфигурации степени смешивания во времени dI/dt.

В наших исследованиях [9] за главный фактор, обуславливающий рациональность конструкции смесителя, принята однородность смеси, выражаемая степенью ее сепарации S, характеризующей степень приближения смеси к материалу с некоторым безупречным порядком распределения внутри него компонентов данной нам смеси. При всем при этом скорость смешивания, являющая собой уменьшение степени сепарации, и выражаемая уравнением

служит критерием интенсивности процесса смешивания.

Скорость сепарации, пропорциональная разности масс и текущему значению степени сепарации, выражается отношением:

Анализ интегральной формы совокупного процесса смесеобразования, включающего, а как уже отмечалось свыше, в себя два противоположных и частных процесса – сепарирование и смешивание, описывается формулой:

где S – центральный абсолютный момент статистической плотности распределения физической плотности компонентов смеси по всему рассматриваемому объему; а и k – постоянные, характеризующие процесс смешивания и зависящие от природы и состояния смешиваемых материалов, а еще от конструкции и режима работы смесителя; x – показатель общего поточного движения смеси в смесителе (предопределяется внутренним перемещением компонентов в зоне смешивания и характеризует суммарную меру воздействия смешивающего механизма на составляющие смеси, пропорциональную времени смешивания t, частоте воздействия n указанного механизма на консистенция и количеству составляющих движения смешиваемой массы z, то есть x = n•t•Z).
Компания Wiggert вырабатывает бетонные фабрики на базе 2-х типов смесителей принудительного на подобии действия: с горизонтальным и вертикальным валом.

Варьируя параметрами, характеризующими меру воздействия смешивающего механизма на консистенция, можно достигнуть необходимой интенсивности смешивания при требуемых показателях качества смеси.

Существенным критерием рациональности конструкции смесителей является а также эффективность смешивания, определяемая количеством энергии, затрачиваемой на смешивание. Имея цель снижения энергоемкости процесса смешивания и т.об. повышения эффективности смешивания нами предложена [10] рациональная расчетная схема установки лопастей в роторных смесителях, при которой экономится до 30 процентов энергии, с помощью уменьшения мощности, потребной на преодоление заклинивания частиц щебня меж рабочей кромкой лопасти и днищем смесительной чаши.

В общем процесс смешивания является случайным, что обусловлено влиянием суммы всевозможных причин (колебанием гранулометрического состава фракций минерального сырья, способом дозирования компонентов смеси и др.) В следствии этого постоянство геометрических характеристик и режима работы смесителя не имеет возможности обеспечить протекание процесса смешивания по строго определенной зависимости. Все же, смесительный аппарат вкладывает определенную закономерность в процесс смесеобразования и может благоприятствовать обеспечению процесса, близкого по параметрам к оптимальному (то есть, отвечающему экспоненциальной зависимости (4)). Говоря языком математики, можно огласить, что процесс смешивания (не взирая, что он является случайным процессом) обладает отрицательными обратными связями, и хоть какой «выхлоп» степени сепарации приводит в действие эти связи, и процесс асимптотически приходит в соответствие с соотношением (4).

Следовательно, процесс смешивания является асимптотически устойчивым, что разумеется, поскольку это заложено в природе системы «смеситель-смесь». Ежели за аспект оптимума принять максимальную скорость процесса, которая обеспечила наиболее эффективное смешивание и наилучшее использование любых полномочий системы «смеситель-смесь», то устремления конструкторов и технологов обязаны быть направлены на максимальное обеспечение экспоненциального хода процесса, а таким образом, на оптимальный выбор рабочих характеристик системы «смеситель-смесь», что достигается путем термины:
рациональной (для конкретной смеси) частоты вращения лопастных валов;
схемы и формы установки лопастей на валах;
степени заполнения смесителя;
продолжительности смешивания.

То есть эти 4-е фактора являются определяющими.

В предложенной нами зависимости (4) самую большую трудность при них определении составляли характеристики а и k – постоянные, характеризующие процесс смешивания и зависящие от природы и состояния смешиваемых материалов, а еще от конструкции и режима работы смесителя. Мы считаем них по опытным данным методами математической статистики.

А как изготовить уравнение для термины степени сепарации удобным и универсальным

Разумеется, для того, чтобы уравнение для термины степени сепарации а как 1-го из самых важных критериев, оценивающих эффективность и интенсивность смешивания, существовало удобным и универсальным для практическогоприменения, необходимо величину k предположить в качестве зависимости, объединяющей всевозможные характеристики, характеризующие а как реологические характеристики смешиваемых материалов, так уж и конструктивные отличительные черты и режимы работы смесительного аппарата. В виде этакий зависимости предлагается использовать аспект подобия Рейнольдса, используемый для описания действий смешивания [8].

По традиции аспект подобия для течения воды в аппаратах с мешалками определяется по формуле:

где: n – частота вращения лопастей; d – средний поперечник окружности, описываемый лопастью мешалки; ? – герметичность воды; ? – коэффициент динамической вязкости воды.

Современное смесительное оборудование с принудительным смешиванием каких бы то ни было материалов обеспечивает приготовление консистенций более достойного уровня по степени однородности. В виде смешивающего устройства в ход идет или вертикально вращающийся лопастной ротор либо планетарный смешивающий механизм либо механизм в качестве 2-х горизонтально установленных лопастных валов, вращающихся навстречу друг дружке.

Известно, что при изучении общих закономерностей действий взаимодействия рабочих органов со средой используются всевозможные реологические модели, представляющие среду в качестве упрошенных моделей, составленных из механических частей, любой из которых (либо них сочетание) предлагают представление о основных свойствах среды и характере напряженно-деформированного состояния под действием внешних нагрузок.

Аспект Рейнольдса в качестве зависимости (5) быть может применен для описания реологической модели безупречного вязкого туловища, называемой моделью Ньютона. Работа внешних сил тогда затрачивается на преодоление сил вязкого трения.

Строй смеси, приготовленные в лопастных смесителях, не имеют возможности быть описаны не без помощи ньютоновской модели, ибо реологическая фотомодель процесса смешивания является тогда сложной, так как включает в себя жесткопластический элемент, описываемый моделью Гука, и вязкий элемент, описываемый моделью Ньютона. Такова фотомодель называется упруговязкопластической моделью Бингама (Шведова), основным реологическим свойством которой является удельное сопротивление движению лопасти в рабочей среде p, зависящее а как от ее плотности, настолько и от вязкости.

Как следует из вышеизложенного, аспект Рейнольдса для описания процесса смешивания в упруговязкопластической среде быть может представлен в модифицированном облике:

Тогда и в выражении (4)

показатель общего поточного движения x определяется продолжительностью смешивания t, само же выражение для термины степени сепарации примет облик:

где n – частота вращения лопастного ротора, с–1; d – средний поперечник окружности, описываемый лопастями ротора, м; t – длительность смешивания, с; ? – удельное сопротивление движению лопасти в смешиваемой среде, кПа.

В виде примера, используя выражение (6), нами получены расчетные значения степени сепарации для консистенций с различным удельным сопротивлением в роторном смесителе с вертикальным лопастным ротором при продолжительности смешивания t=60 с; Smax=1,0; n=0,72 с-1; среднем диаметре лопастей d=2 м.

Порядок полученных величин соответствует значениям степени сепарации, полученным перед этим в экспериментальных исследованиях, а нрав конфигурации степени сепарации смеси во времени, при заданных реологических, конструктивных и технологических параметрах, а как и следовало ожидать, подчиняется экспоненциальной зависимости (сантиметров. рис 1).

Рис.1. Графики зависимости степени сепарации S от продолжительности смешивания t.

Из анализа графиков видно, что при приготовлении консистенций с меньшим удельным сопротивлением движению лопасти интенсивность процесса смешивания существенно увеличивается. Настолько, в частности, ежели в случае ?=70 кПа, S=0,026 достигается за 90 секунд, то для смеси с ?=25 кПа это же значение степени сепарации достигается приблизительно за 35…38 секунд.

Решая уравнение (6) что же касается переменных характеристик n и t при заданной степени сепарации, можно рассчитать оптимальное них значение для приготовления смеси с различными реологическими свойствами в смесителях с различными конструктивными параметрами.

Ниже в таблице приведены результаты расчета времени, необходимого для смешивания в роторных смесителях диаметром 1,8 и 2,6 м консистенций с заданной степенью сепарации S=0,04 и различными реологическими свойствами при различной частоте вращения ротора.

Таблица 2. Результаты расчета необходимого времени смешивания в роторных смесителях диаметром 1,8 и 2,6 м для приготовления консистенций с заданной степенью сепарации S=0,04 и различными реологическими свойствами при различной частоте вращения ротора.

Таблица 2.n, с-1 p, кПа
75 65 55 45 35 25 15
1,8 м 2,6 м 1,8 м 2,6 м 1,8 м 2,6 м 1,8 м 2,6 м 1,8 м 2,6 м 1,8 м 2,6 м 1,8 м 2,6 м
1 81 39 70 34 59 28 49 23 38 18 27 13 16 8
0,9 90 43 78 37 66 32 54 26 42 20 30 14 18 9
0,8 101 48 88 42 74 36 61 29 47 23 34 16 20 10
0,7 116 55 100 48 85 41 69 33 54 26 39 18 23 11
0,6 135 65 117 56 99 47 81 39 63 30 45 22 27 13
0,5 162 78 140 67 119 57 97 47 76 36 54 26 32 16
0,4 202 97 175 84 148 71 121 5 94 45 67 32 40 19
0,3 270 129 234 112 198 95 162 78 126 60 90 43 54 26
0,2 405 194 351 168 297 142 243 116 189 91 135 65 81 39

Используя выражение (7), можно решать и обратную задачу – давать прогноз качество получаемой смеси при существующей конструкции смесителя, его режимах работы и реологических свойствах приготовляемых консистенций. И прямая, и обратная проблемы могут быть решены путем использования соответствующих номограмм, прилагаемых к паспортным данным соответствующего смесителя.

Анализ конструкции смесителей, выпускаемых отечественной индустрией и зарубежными производителями

Анализ конструкции смесителей, выпускаемых отечественной индустрией для изготовления растворных и бетонных консистенций, показывает недостаточную взаимосвязь меж потребностями строительной отрасли и техническими параметрами этих машин.
Существенным критерием рациональности конструкции смесителей является а также эффективность смешивания, определяемая количеством энергии, затрачиваемой на смешивание.

Основными параметрами выбора являются производственная вместимость смесителя, энергоемкость процесса смешивания, продолжительный срок эксплуатации машинки, ее стоимость.

Смеситель компании Шлоссер-Пфайффер (Германия). Облик внутри.

В Российской Федерации насчитывается более 2-х десятков производителей и поставщиков бетоносмесительного оборудования (ОАО «Тульский завод стройтехники», ОАО «Строймаш» (г. Лебедянь Липецкой области), АОЗТ «АОР» (г. Санкт-Петербург), ОАО «Ярославский завод «Стройтехника», ООО «УПТК Стройтехника» (г. Столица России) и др). Анализ конструкции и технических параметров бетоносмесителей принудительного действия, выпускаемых этими предприятиями, отобразил них значительное разнообразие а как по конструктивным, настолько и по технологическим параметрам. Однако при всем при этом при создании указанных смесителей как правило не соблюдались какие-либо закономерности и положения создания типоразмерных рядов машин и реологические характеристики консистенций.

В текущее время каждая категория потребителей бетоносмесительных машин приобретает специфические модели, выбор которых находится в зависимости от объемов и условий работ. При всем при этом основными параметрами выбора являются производственная вместимость смесителя, энергоемкость процесса смешивания, продолжительный срок эксплуатации машинки, ее стоимость. Улучшить эти характеристики можно только лишь в случае создания на теоретическом уровне и технически обоснованного типоразмерного ряда выпускаемых смесителей, что имеет место у зарубежных компаний, выпускающих, в частности, землеройную технику (Кomatsu, Саtеrрillar и др.). Производство такого ряда бетоносмесительных машин дает возможность улучшить структуру них парка и выпускать них в точной согласованности с потребностями строительной индустрии, развитие которой непосредственным образом связано с общественным развитием. При всем при этом производителям бетоносмесителей не потребуются доп издержки на изготовка и проектирование новых машин, которые находятся в этом типоразмерном ряду, ибо них конструктивно-технологические характеристики геометрически и на физическом уровне подобны.

Используя знаменитые аспекты подобия Рейнольдса, Фруда, Вебера, Эйлера, нами получены зависимости для термины в геометрически подобных смесителях таких характеристик, насколько: мощность, масса, частота вращения и др. Используя обнаруженные зависимости, построен типо-размерный ряд роторных бетоносмесителей. которые были получены расчетным путем на базе теории подобия характеристики смесителей могут быть откорректированы применительно к более ярым условиям работы и требованиям потребителя.

Организация изготовления бетоносмесительных машин данного типоразмерного ряда даст возможность осуществлять них выпуск согласно с конкретными нуждами потребителя и, именно тем, совершенствовать структуру парка машин, под которой следует понимать количественное соотношение меж машинами (бетоносмесителями) 1-го и такого же назначения, однако разными по своим производственным характеристикам. От тамошнего, как это соотношение удовлетворяет потребностям предприятий строительной отрасли, во многом находится в зависимости эффективность использования техники и цена выполняемых ею работ.

По сравнению бетоносмесительное оборудование зарубежных и отечественных производителей, можно констатировать следующее. Для начала, известно, что все бетоносмесители по способу смешивания делятся на два класса: со свободным смешиванием материалов (гравитационные) и с принудительным. Известно, что гравитационные смесители наиболее имеет смысл использовать для приготовления более пластичных консистенций, то есть консистенций, которые имеют меньшее удельное сопротивление при них смешивании; для приготовления же жестких бетонных консистенций наиболее эффективны смесители с принудительным смешиванием материалов.

Валютный рынок форекс здесь, стратегии форекс, обучение, статьи для начинающих.


В общем же что же касается этих 2-х классов смесителей надо отметить, что смесители с принудительным смешиванием каких бы то ни было материалов обеспечивают приготовление консистенций более достойного уровня по степени однородности. Но даже это связано не только лишь с тематик, что в этих смесителях смешиваемые составляющие подвергаются механическому воздействию со стороны смешивающего устройства, а главное, с тематик, сколько этих воздействий в единицу времени обеспечивает смешивающее прибор.

Принимая во внимание вышесказанное, нами когда-то [11] существовала предложена классификация бетоносмесителей исходя из количества, рода и характера конфигурации во времени составляющих движений компонентов смеси под воздействием смешивающего устройства.

Для термины количества составляющих движений компонентов составляется принципиальная расчетная схема смешивающего устройства и расчетная схема возможных движений компонентов при них смешивании. Расчетная схема устройства ориентируется в пространстве по координатным осям x, y, z, на которые проецируются вполне вероятные движения смешиваемых компонентов. При ориентации координатных осей принимается, что ось z совпадает с осью вращательного движения смешивающего устройства или параллельна ей. При ориентации осей x и y следует насколько возможно стремиться скооперировать них направления с 1-м из направлений движения смешиваемых компонентов, исключая, следовательно, выход в свет новой составляющей движения, фиктивно повышающей класс способа смешивания.

Оставить комментарий