Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,580

К ВОПРОСУ ИССЛЕДОВАНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ОБЪЕМНОГО ЗАПОЛНЕНИЯ АППАРАТОВ С МАГНИТООЖИЖЕННЫМ СЛОЕМ

Беззубцева М.М. 1 Волков В.С. 1
1 ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный аграрный университет»
Проведение механоактивации в магнитоожиженном слое позволяет интенсифицировать процесс и повысить его энергоэффективность. Существуют различные устройства, позволяющие осуществлять механоактивацию в магнитоожиженном слое. Наиболее эффективными из них являются аппараты, в которых для создания диспергирующего усилия используют постоянное по знаку и переменное по величине электромагнитное поле. Основным достоинством МОС является равномерное распределение силовых нагрузок. Магнитоожиженный слой в ЭММА создается с использованием двух потоков энергии: энергии постоянного электромагнитного поля и энергии, поступающей от приводного электродвигателя. Выявлено, что процесс помола идет с максимальной эффективностью и оптимальным качеством продукции при определенных значениях коэффициента объемного заполнения.
магнитоожиженный слой
коэффициент объемного заполнения
электромагнитный механоактиватор
1. Беззубцева М.М. Интенсификация классических технологических схем переработки сырья на стадии измельчения // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2014. – № 2–2. – С. 132–133.
2. Беззубцева М.М. Исследование процесса измельчения какао бобов в электромагнитных механоактиваторах. // Успехи современного естествознания. – 2014. – № 3. – С. 171.
3. Беззубцева М.М. Исследование процесса диспергирования продуктов шоколадного производства с использованием электромагнитного способа механоактивации // Международный журнал экспериментального образования. – 2014. – № 5–2. – С. 78–79.
4. Беззубцева М.М. К вопросу интенсификации процесса перемешивания продукта в аппаратах с магнитоожиженным слоем ферротел // Международный журнал экспериментального образования. – 2014. – № 8–3. – С. 135–136.
5. Беззубцева М.М. Способ измельчения шоколадных масс. Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. – 1993. – № 5–6. – С. 65–67.
6. Беззубцева М.М. Энергосберегающие технологии диспергирования сырья растительного происхождения // Инновации – основа развития агропромышленного комплекса материалы для обсуждения Международного агропромышленного конгресса. Министерство сельского хозяйства Российской Федерации, Комитет по аграрным вопросам ГосДумы РФ, Правительство Санкт-Петербурга, Правительство Ленинградской области, С.-Петербургский государственный аграрный университет, ОАО «Ленэкспо», 2010. – С. 65–66.
7. Беззубцева М.М., Прибытков П.С. Расчет электромагнитного механоактиватора с применением программного комплекса ANSYS. В сборнике: Научное обеспечение развития АПК в условиях реформирования сборник научных трудов: материалы научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов СПбГАУ. Министерство сельского хозяйства Российской Федерации, Санкт-Петербургский государственный аграрный университет. – 2009. – С. 245–246.
8. Беззубцева М.М., Ружьев В.А., Загаевски Н.Н. Формирование диспергирующих нагрузок в магнитоожиженном слое электромагнитных механоактиваторов // Современные наукоёмкие технологии. – 2014. – № 10. – С. 78–80.
9. Пуговкин П.Р., Беззубцева М.М. Модель образования сцепляющего усилия в ЭПМ // Известия высших учебных заведений. Электромеханика, 1987. – № 10. – С. 91.
10. Bezzubceva M.M., Ruzhyev V.A., Yuldashev R.Z. Electromagnetic mechanoactivation of dry construction mixes. International Journal оf Applied аnd Fundamental Research. – 2013. – № 2 – URL: www.science-sd.com/455-24165 (16.11.2013).

Механоактивация – это повышение химической активности твердых веществ, путем их измельчения в ударном, ударно-истирающем или истирающем режимах, которое приводит к накоплению структурных дефектов, увеличению кривизны поверхности, фазовым превращениям и даже аморфизации кристаллов. Механоактивация происходит, когда скорость накопления дефектов превышает скорость, их исчезновения. Проведение механоактивации в магнитоожиженном слое позволяет интенсифицировать процесс и повысить его энергоэффективность.

Существуют различные устройства позволяющие осуществлять механоактивацию в магнитоожиженном слое [4, 8, 9, 10]. Наиболее эффективными из них являются аппараты, в которых для создания диспергирующего усилия используется постоянное по знаку и регулируемое по величине электромагнитное поле [7, 8]. К таким аппаратам относятся электромагнитные механоактиваторы – ЭММА [3, 7]. Аппараты данного типа перспективны для использования в шоколадном производстве [1, 2, 3, 4, 5]. В настоящее время разработан инновационный ЭММА (рис. 1), позволяющий осуществлять гомогенное перемешивание, тонкое и сверхтонкое измельчение, а также активацию продуктов различного целевого назначения.

bezzub2.tif

Рис. 1. Электромагнитный механоактиватор (А.с. № 1457881): 1 – емкость; 2, 3 – загрузочный и разгрузочный патрубок; 4 – измельчающие ферромагнитные элементы; 5, 6 – постоянные электромагниты; 7, 8 – регулируемые токовые обмотки управления; 9 – вал; 10 – перегородки; 11 – щетки-контакты

По результатам проведенных на экспериментальной установке исследований наблюдалась зависимость магнитных характеристик аппарата от коэффициента объемного заполнения рабочего объема [5, 6]. В настоящее время нет единого объективного подхода к определению степени заполнения объема рабочего зазора тем или иным заполнителем. В этой связи необходимость проведения исследований в этой области не вызывают сомнений при рассмотрении ряда эмпирических формул, характеризующих величину силы взаимодействия между ведущей и ведомой частями ЭММА при различных значениях индукции Bδ в их рабочих зазорах. При различном заполнении (концентрации) рабочего зазора ферромагнитным заполнителем величина удельного усилия сдвига τ или f, определенные по формулам bez01.wmfи bez02.wmf (здесь KV – коэффициент объемного заполнения магнитной средой; χ или fB – постоянный коэффициент, зависящий от концентрации смеси, величины рабочего зазора и свойств ферромагнитной составляющей, кгм/см2кгс), при прочих равных условиях будут различными. Поэтому весьма важно однозначно охарактеризовать степень заполнения рабочего зазора заполнителем и, в частности, его ферромагнитной составляющей (магнитоожиженным слоем). В настоящее время на практике используют формулу зависимости средней магнитной проницаемости заполнителя от концентрации магнитной проницаемости магнитодиэлектрика bez03.wmf (здесь µ – значение магнитной проницаемости ферромагнитного заполнителя), которая дает ошибку (по сравнению с экспериментом) при KV = 0,5 более 50 %. Насыпной вес заполнителя – это вес его единичного объема, не изменяющегося при его свободной утряске. Такой подход к определению связи между весом и объемом, заполняемым частицами заполнителя, является необъективным и вносит ошибку субъективного характера в определение величины коэффициента KV экспериментатором.

Выявлено, что коэффициент заполнения объема рабочего аппаратов с магнитоожиженным слоем наиболее достоверно определять по формуле:

bez04.wmf, (*)

где Vзап – объем заполнителя (ферроэлементов магнитоожиженного слоя); VРЗ – объем рабочего объема.

В этом случае значение коэффициента заполнения объема рабочего аппаратов магнитоожиженным слоем не зависит от субъективных действий экспериментатора.

На рис. 2 представлена статистическая зависимость магнитной проницаемости ферромагнитного заполнителя рабочего объема µδ от индукции Bδ в зазоре при коэффициентах объемного заполнения KVзап, вычисленных по формуле (*).

bezzub1.tif

Рис. 2. Зависимость проницаемости наполнителя µδ от индукции Bδ при различных коэффициентах объемного заполнения KVзап

 

Представленная зависимость использована в проектных расчетах типовых рядов ЭММА в программном комплексе ANSYS [7]. В результате исследований установлена адекватность математических моделей для определения коэффициента объемного заполнения рабочего объема ЭММА ферроэлементами магнитоожиженного слоя реальным процессам механоактивации продуктов шоколадного производства.


Библиографическая ссылка

Беззубцева М.М., Волков В.С. К ВОПРОСУ ИССЛЕДОВАНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ОБЪЕМНОГО ЗАПОЛНЕНИЯ АППАРАТОВ С МАГНИТООЖИЖЕННЫМ СЛОЕМ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2015. – № 3-1. – С. 8-10;
URL: https://www.applied-research.ru/ru/article/view?id=6465 (дата обращения: 27.01.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074