ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ ПОИСК ОПТИМАЛЬНОЙ ЗАГРУЗКИ ПЕРИОДИЧЕСКОГО СМЕСИТЕЛЯ ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Аннотация
Цель настоящего исследования – выявить, как загрузка предназначенных для смешивания в периодическом смесителе дисперсных материалов влияет на качество смеси и производительность смесителя. Известно, что небольшие количества компонентов (то есть малая загрузка) позволяют обеспечить лучшее качество смеси, но приводят к меньшей производительности смесителя. Особенно это проявляется, когда необходимо смешать компоненты, склонные к значительной сегрегации друг в друге. В этом случае полностью однородная смесь вообще недостижима, и существует оптимальное время смешивания, при котором качество смеси достигает максимума. Это оптимальное время возрастает с ростом загрузки. Таким образом, с точки зрения собственно смешивания, предпочтительно смешивать компоненты не один раз большими порциями, а несколько раз малыми порциями. Однако, полное время процесса смешивания состоит из времени загрузки смесителя, времени собственно перемешивания и времени разгрузки. Таким образом, производительность смесителя определяется не только временем собственно перемешивания, но также, по меньшей мере, и временем загрузки. Для того, чтобы оценить производительность смесителя при заданном качестве смеси, использована ячеечная модель, основанная на теории цепей Маркова. Показано, что существует оптимальная загрузка, которая обеспечивает максимальную производительность смесителя, и эта оптимальная загрузка существенно зависит от времени загрузки компонентов.
Для цитирования:
Мизонов В.Е., Балагуров И.А., BerthiauxH., GatumelC. Теоретический поиск оптимальной загрузки периодического смесителя дисперсных материалов. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2018. Т. 61. Вып. 4-5. С. 93-97
Литература
Bridgwater J. Mixing of particles and powders: where next? Particuology. 2010. V. 8. P. 563567. DOI: 10.1016/j.partic.2010.07.001.
Bridgwater J. Mixing of powders and granular materials by mechanical means A perspective. Particuology. 2012. V. 10.
P. 397427. DOI: 10.1016/j.partic.2012.06.002.
Jha A.K., Gill J.S., Puri V.M. Percolation segregation in binary size mixtures of spherical and angular-shaped particles of differ-ent densities. Particul. Sci. Technol. 2008. V. 26. P. 482–493. DOI: 10.1080/ 02726350802367902.
Tang P., Puri V.M. Segregation quantification of two-component particulate mixtures: effect of particle size, density, shape, and surface texture. Particul. Sci. Technol. 2007. V. 25. P. 571–588. DOI: 10.1080/02726350701783977.
Puri V.M., Jha A.K. Percolation segregation of multi-size and multi-component particulate materials. Powder Technology. 2010. V. 197. P. 274–282. DOI: 10.1016/j.powtec.2009.10.004.
Lakioa S., Ervastib T., Tajarobia P. Provoking an end-to-end continuous direct compression line with raw materials prone to segregation. Eur. J. Pharm. Sci. 2017. V. 109. P. 514–524. DOI: 10.1016/j.ejps.2017.09.018.
Vanarase A.U., Osorio J.G., Muzzio F.J. Effects of powder flow properties and shear environment on the performance of con-tinuous mixing of pharmaceutical powders. Powder Technology. 2013. V. 246. P. 63–72. DOI: 10.1016/j.powtec.2013.05.002.
Florian M., Velázquez C., Méndez R. New continuous tumble mixer characterization. Powder Technology. 2014. V. 256. P. 188–195. DOI: 10.1016/j.powtec.2014.02.023.
Mateo-Ortiz A.D., Muzzio F.J., Méndez R. Particle size segregation promoted by powder flow in confined space: The die filling process case. Powder Technology. 2014. V. 262. P. 215-222. DOI: 10.1016/j.powtec.2014.04.023.
Gajjar P., Gray J.M.N.T. Asymmetric flux models for particle-size segregation in granular avalanches. J. Fluid Mech. 2014. V. 757. P. 297-329. DOI: 10.1017/jfm.2014.503.
Mahdi Y., Mouhi L., Guemras N., Daoud K. Coupling the image analysis and the artificial networks to predict a mixing time of a pharmaceutical powder. J. Fundam. Appl. Sci. 2016. V. 8. N 3. P. 655-670. DOI: 10.4314/jfas.v8i3.1.
Fan Y., Hill K.M. Theory for shear-induced segregation of dense granular mixtures. New J. Physics. 2011. V. 13. P. 3-30.
Tunuguntla D.R., Thomas Weinhart T., Thornton A.R. Comparing and contrasting size-based particle segregation models. Computational Particle Mechanics. 2017. V. 4. N 4. P. 387–405. DOI: 10.1007/s40571-016-0146-z.
Tjakra J.D., Bao J., Hudon N., Yang R. Modeling collective dynamics of particulate systems under time-varying operating conditions based on Markov chains. Advanced Powder Technology. 2013. V. 24. P. 451-458. DOI: 10.1016/j.apt.2012.10.011.
Tjakra J.D., Baoa J., Hudona N., Yang R. Collective dynamics modeling of polydisperse particulatesystems via Markov chains. Chem. Eng. Res. Design. 2013. V. 91. P. 1646-1659. DOI: 10.1016/j.cherd.2013.05.011.
Eduardo M., Campello B. A description of rotations for DEM models of particle systems. Comp. Part. Mech. 2015. V. 2. P. 109–125. DOI: 10.1007/s40571-015-0041-z.
Wanga Y., Alonso-Marroquinc F., Xueb S., Xie J. Revisiting rolling and sliding in two-dimensional discrete element models. Particuology. 2015. V. 18. P. 35–41. DOI: 10.1016/j.partic.2014.04.013.
Doucet J., Hudonb N., Bertrand F., Chaouki J. Modeling of the mixing of monodisperse particles using a stationary DEM-based Markov process. Comp. Chem. Eng. 2008. V. 32. P. 1334–1341. DOI: 10.1016/j.compchemeng.2007.06.017.
Mizonov V., Berthiaux H., Gatumel C. Theoretical search for solutions to minimize negative influence of segregation in mixing of particulate solids. Particuology. 2016. V. 25. P. 36-41. DOI: 10.1016/j.partic.2015.05.002.
Mizonov V., Balagurov I., Berthiaux H., Gatumel C. A Markov chain model of mixing kinetics for ternary mixture of dissimi-lar particulate solids. Particuology. 2016. V. 31. P. 80-86. DOI: 10.1016/j.partic.2016.05.006.
Mizonov V.E., Balagurov I.A., Berthiaux H., Gatumel C. Influence of multilayer loading of dissimilar particulate solids into a batch mixer on mixing kinetics and capacity. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2016. V. 59. N 10. P. 54-60. DOI: 10.6060/tcct.20165910.5373.
