ФГБОУ ВПО "Тамбовский государственный технический университет"

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВЕДЕНИЯ ЧАСТИЦ УГЛЕРОДНОГО НАНОМАТЕРИАЛА ПРИ ДВИЖЕНИИ ЛОПАСТИ

Терехова А.А, Попов А.В., Дёмин О.В.

Тамбов, Россия

Проведено исследование поведения частиц углеродного наноматериала "Таунит" при соприкосновении их с рабочей поверхностью лопасти, что необходимо учитывать в процессах смешивания в смесителях с вращающимися рабочими органами традиционных конструкций[1,2,3] и новых типах оборудования. Исследование физико-механических свойств данных материалов позволяет наиболее точно осуществить моделирование процесса смешивания или дозирования и прогнозировать требуемое качество смеси[4,5]. углеродный наноматериал лопасть смеситель

Наблюдалось поведение частиц исследуемого материала в слое модельных материалов: порошкообразного материала (строительная смесь для затирки швов Unis); мелкозернистых материалов(соль поваренная и пшено). Использовалась плоская модель движения лопасти в слое сыпучего материала, на рабочей поверхности которой отдельным слоем размещался наноматериал[6]. Использовалось два вида лопастей прямоугольной формы: стальные лопасти и из прозрачного пластика, что позволило исследовать поведение частиц непосредственно на рабочей поверхности.

Рис. 1. Экспериментальная установка

Лопасти размещались у одного края емкости экспериментальной установки прижимаясь к ее стенке (рис. 2) моделируя тем самым вращение рабочего органа в лопастном смесителе в крайних рядах вдоль смесителя у торцевых стенок реакционной камеры смешивания, а также посередине емкости, моделируя остальные рабочие органы лопастного смесителя(рис.3). В обоих случаях вначале движения лопасти в слое сыпучего материала частицы углеродного наноматериала уплотняются, под действием частиц модельного материала перемещались вверх по лопасти (рис.3,б). Перед лопастью образуется силовое поле и происходит проникновение частиц модельного материала внутрь уплотненного слоя частиц исследуемого материала. Скорость проникновения зависит от плотности модельного материала. Скольжение частиц по рабочей поверхности лопасти наблюдается при увеличении углов ее атаки и также зависит от плотности модельного материала (рис. 2,б и рис. 3,а).

Рис. 2. Локализация частиц углеродного наноматериала перед лопастью при наличии стенки справа: а) пшено; б) строительная смесь.

Рис. 3. Локализация частиц углеродного наноматериала перед лопастью при отсутствии стенки справа: а) пшено; б) соль.

Проникновение частиц модельного материала происходит заметно активнее при наличии стенки с полным замещением наноразмерных частиц на определенной части рабочей поверхности (рис.2).

В случае модернизации традиционных лопастных смесителей для приготовления смесей сыпучих материалов с добавлением наноразмерных частиц необходимо использовать комплексных подход с учетом особенностей их поведения непосредственно в процессе смешивания и при дозировании исходных компонентов[7,8].

Список литературы

1. Макаров Ю.И. Аппараты для смешивания сыпучих материалов / Ю.И. Макаров. - М.: Машиностроение, 1973. - 216 с.

2. Першин В.Ф. Конструирование смесителей сыпучих материалов, обеспечивающих стабильный уровень качества смеси / В.Ф. Першин, М.М. Свиридов // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 1999.-№8.- С.13.

3. Селиванов Ю.Т. Некоторые аспекты практического использования циркуляционных смесителей сыпучих материалов / Ю.Т. Селиванов, В.Ф. Першин // Химическая промышленность сегодня. 2011. №2. С. 51-56.

4. Ди Дженнаро А.И., Першина С.В., Першин В.Ф. Определение коэффициента внутреннего трения сыпучих материалов при различных значениях плотности // Вопросы современной науки и практики. Ун-т им. В.И. Вернадского. - 2011. - №3. - С. 366-368.

5. Дурнев А.С., Першин В.Ф. Измерение статического и кинематического коэффициентов внешнего трения сыпучих материалов // Вопросы современной науки и практики. Ун-т им. В.И. Вернадского. - 2013. - №4(47). - С. 152-157.

6. Дёмин О.В., Першин В.Ф., Пасько А.А. Моделирование движения пластины в сыпучем материале // Вестник Тамбовского государственного технического университета. 2002. Т. 8. №3. С. 444-449.

7. Першина С.В. Способ непрерывного весового дозирования сыпучего материала ленточным дозатором и устройство для его осуществления / С.В. Першина, С.А Егоров, А.И. Ди Дженнаро, В.Г. Однолько, А.А. Осипов, В.Ф. Першин, П.М. Явник // Патент на изобретение RUS 2504741 23.04.2012.

8. Першина С.В. Устройство для непрерывного двухстадийного дозирования углеродных наноматериалов / Першина С.В., Ди Д.А. И., Однолько В.Г., Осипов А.А., Першин В.Ф., Явник П.М. патент на полезную модель RUS 113353 24.06.2011.