Vestnik of Kazan State Agrarian UniversityVestnik of Kazan State Agrarian UniversityВестник Казанского государственного аграрного университета2073-04621911110.12737/article_5a1d96936b0656.58609817Технические наукиТехнические наукиINJECTION MIXTURE OF SOLID, LOOSE MATERIALSИНЖЕКЦИОННЫЙ СМЕСИТЕЛЬ ТВЁРДЫХ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВЗиннатуллинНазиф ХатмуловичZinnatullinNazif Hatmulovichznazif@yandex.ru
Казанский национальный исследовательский технологический университетKazan National Research Technological UniversityКазанский государственный аграрный университетКазаньРоссияKazan State Agrarian UniversityKazanRussian FederationКазанский государственный аграрный университетКазаньРоссияKazan State Agrarian UniversityKazanRussian FederationВысшая школа бизнеса и экономики при РАНХиГСGraduate School of Business and Economics, The Russian Presidential Academy of National Economy and Public Administratio123P456871https://zh-szf.ru/en/nauka/article/19111/view
При подготовке твёрдых сыпучих кормов одним из важных требований является получение однородной массы по составу и температуре с тем же содержанием в любом объеме кормовых смесей. Применение существующего оборудования не всегда удовлетворяет качественному смешиванию компонентов, так как используется неэффективное и дорогостоящее оборудование, с большими энергозатратами. В связи с этим необходимо создавать наиболее совершенные конструкции смесителей, способных выполнять эффективно и продуктивно приготовление смесей. Для создания однородных смесей с часто меняющимся составом следует использовать смесители периодического действия. Учитывая высокую энергетическую и экономическую эффективность машин и технологических линий механизации приготовления твёрдых сыпучих материалов, разработанных с использованием методов оптимизации, следует считать, что создание машин и устройств для приготовления твёрдых сыпучих кормов, путем смешивания и нагрева водяным паром, а также определение их параметров, технологических и технических характеристик, актуальной и важной народнохозяйственной проблемой.
The injection pumps are used for stirring (mixing) of solid loose materials in gas and liquid media. An antilock brake device – spreader is used to unload the suction zone of the injector. The technological parameters of the process are defined: the limiting diameter of the arch of forming holes, the parameters of spreader, the speed of waving and entrainment, the criterion for estimating the homogeneity, the inhomogeneity coefficient, the coefficient of variation, the minimum admissible weight of sample.
инжекторгидроэлеваторскорость витаниярассекательанализ проб.injectorhydroelevatorwinding speedspreaderanalysis of samples.
Введение. Технологический процесс смешения твёрдых сыпучих материалов встречается в разных отраслях промышленности и в аграрном секторе. Основной показатель этого процесса - равномерность распределения частиц в объёме аппарата.Для перемешивания твёрдых частиц в газовой и жидкой средах применяют разнообразные аппараты [10].Условия, материалы и методы исследований. Рассмотрим инжекционный смеситель для смешивания газ + твёрдые частицы (рисунок 1) и жидкость + твёрдые частицы (рисунок 2) [16]. Аппараты работают в периодическом режиме. Твёрдые частицы загружаются в аппарат, включается циркуляционный контур, газ (жидкость), вытекая из сопла большой скоростью, создаёт двухфазный поток инжектора. Скорость перемешивания зависит от расхода инжектора по твёрдой фазе. В объёме аппарата частицы неподвижны, а в зоне всасывания, под рассекателем образуется зона псевдоожижения и пневмотранспорта (гидротранспорта).Анализ и обсуждение результатов. При работе такого аппарата возникает проблема предотвращения сводообразования, которая может возникнуть в зоне всасывания, псевдоожижения. Предельный диаметр сводообразующих отверстий для мелких частиц можно определить по эмпирической зависимости [13]: dКР = А·еВС. (1)Для частиц 0,5˂dэке˂10мм при А=4,63;в=0,244 было получено:Для наиболее крупных частиц была рекомендована следующая формула: dКР =h0 (1+sinα), (2)где h0 – высота свободно стоящей вертикальной стенки сыпучего материала;α – угол естественного откоса.
Булатов, А.А. Горизонтальный гидротранспорт полидисперсных частиц. /А.А. Булатов, Г.Г. Николаева, Н.Х. Зиннатуллин// Вестник Казанского государственного технологического университета. - 2012. - т. 15, - с. 56-58.Bulatov A.A. Horizontal hydrotransport of polydisperse particles. [Gorizontalnyy gidrotransport polidispersnykh chastits]. / A.A. Bulatov, G.G. Nikolaeva, N.Kh. Zinnatullin // Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - The Herald of Kazan State Agrarian University. - 2012. - Vol. 15, - P. 56-58.Валиев, А.Р. Техническое обеспечение системы земледелия Республики Татарстан: Современное состояние и направления развития. /А.Р. Валиев, Р.И. Сафин, Н.И. Семушкин, Б.Г. Зиганшин// Вестник Казанского государственного аграрного университета. - 2012. - т. 7, №4(26) - с. 65-70.Valiev A.R. Technical support of the farming system of the Republic of Tatarstan: current state and directions of development. [Tekhnicheskoe obespechenie sistemy zemledeliya Respubliki Tatarstan: sovremennoe sostoyanie i napravleniya razvitiya]. / A.R. Valiev, R.I. Safin, N.I. Semushkin, B.G. Ziganshin // Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - The Herald of Kazan State Agrarian University. - 2012. - Vol. 7, №4 (26) - P. 65-70.Дементиенко, О.А. Перспективы использования пневмотранспорта в режиме заторможенного плотного слоя в технологических процессах химической промышленности и смежных отраслей. / О.А. Дементиенко, А.О. Панков, Н.Х. Зиннатуллин// Вестник Казанского государственного технологического университета. - 2014. - т.17, №5 - с. 179-182.Dementienko O.A. Prospects for using pneumatic transport in the inhibited dense layer regime in the technological processes of the chemical industry and related industries. [Perspektivy ispolzovaniya pnevmotransporta v rezhime zatormozhennogo plotnogo sloya v tekhnologicheskikh protsessakh khimicheskoy promyshlennosti i smezhnykh otrasley]. / O.A. Dementienko, A.O. Pankov, N.Kh. Zinnatullin // Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - The Herald of Kazan State Agrarian University. - 2014. - Vol. 17, №5 - P. 179-182.Дементиенко, О.А. Структура и физическая модель движения заторможенного плотного слоя. /О.А. Дементиенко, А.О. Панков, И.А. Едыгаров, Н.Х. Зиннатуллин// Вестник Казанского технологического университета. - 2014. - т.17, №22 - с.119-123.Dementienko O.A. The structure and physical model of the motion of a retarded dense layer. [Struktura i fizicheskaya model dvizheniya zatormozhennogo plotnogo sloya]. / O.A. Dementienko, A.O. Pankov, I.A. Edygarov, N.Kh. Zinnatullin // Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - The Herald of Kazan State Agrarian University. - 2014. - Vol. 17, №22 - P. 119-123.Дементиенко, О.А. Математическая модель пневмотранспорта в заторможенном плотном слое: критический обзор и выбор возможных подходов /О.А. Дементиенко, А.О. Панков, Н.Х. Зиннатуллин// Вестник Казанского государственного технологического университета. - 2015. - т.18, №20 - с. 67-69.Dementienko O.A. Mathematical model of pneumatic transport in the inhibited dense layer: critical review and choice of possible approaches. [Matematicheskaya model pnevmotransporta v zatormozhennom plotnom sloe: kriticheskiy obzor i vybor vozmozhnykh podkhodov]. / O.A. Dementienko, A.O. Pankov, N.Kh. Zinnatullin // Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - The Herald of Kazan State Agrarian University. - 2015. - Vol. 18, №20 - P. 67-69.Зиганшин, Б.Г. Повышение эффективности технических средств приготовления кормов в животноводстве на основе расширения технологических возможностей измельчителей. /Б.Г. Зиганшин// Дис. Докт. Техн. Наук. - Казань, Каз. ГАУ.: - 2004. - 304 с.Ziganshin B.G. Povyshenie effektivnosti tekhnicheskikh sredstv prigotovleniya kormov v zhivotnovodstve na osnove rasshireniya tekhnologicheskikh vozmozhnostey izmelchiteley. / Dis. Dokt. Tekhn. Nauk. (Increase the efficiency of technical means of forages preparation in cattle breeding on the basis of expansion of technological possibilities of shredders. / Dissertation for the degree of Doctor ofTechnics). - Kazan, Kaz. GAU.: - 2004. - P. 304.Зиганшин, Б.Г. Некоторые проблемы технического обеспечения АПК и перспективы его развития / Б.Г. Зиганшин, А.Р. Валиев, Н.Н. Хамидуллин// Вестник Казанского государственного аграрного университета. - 2008. - т. 3, №2(8) - с. 148-152.Ziganshin B.G. Some problems of technical maintenance of agrarian and industrial complex and prospects of its development. [Nekotorye problemy tekhnicheskogo obespecheniya APK i perspektivy ego razvitiya]. / B.G. Ziganshin, A.R. Valiev, N.N. Khamidullin // Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - The Herald of Kazan State Agrarian University. - 2008. - t. 3, №2(8) - P. 148-152.Зиннатуллин, Н.Х. Разделение газжидкостной полидисперсной системы в движущемся потоке. /Н.Х. Зиннатуллин, А.А. Булатов// Журнал прикладной химии. - 1995. - т. 68. - Вып.2 - с. 1845-1848.Zinnatullin N.Kh. Separation of a gas-liquid polydisperse system in a moving stream. [Razdelenie gazzhidkostnoy polidispersnoy sistemy v dvizhuschemsya potoke]. / N.Kh. Zinnatullin, A.A. Bulatov // Zhurnal prikladnoy khimii. - Journal of applied chemistry. - 1995. - Vol. 68. - Edition 2 - P. 1845-1848.Зиннатуллин, Н.Х. Перемешивание концентрированной гетерогенной среды. /Н.Х. Зиннатуллин, И.М. Нафиков, А.А. Булатов// Химическая промышленность. - 1995. - №2. - с. 122-124.Zinnatullin N.Kh. Stirring of a concentrated heterogeneous medium. [Peremeshivanie kontsentrirovannoy geterogennoy sredy]. / N.Kh. Zinnatullin, I.M. Nafikov, A.A. Bulatov // Khimicheskaya promyshlennost. - Chemical industry. - 1995. - №2. - P. 122-124.Зинатуллин , Н.Х. Гидродинамика и гидродинамические процессы. /Н.Х. Зинатуллин // - Издат. КГЭУ, Казань.: - 2010.-238 с.Zinatullin N.Kh. Gidrodinamika i gidrodinamicheskie protsessy. [Hydrodynamics and hydrodynamic processes]. / N.Kh. Zinatullin // - Izdat. KGEU, Kazan: - 2010. - P. 238.Кашапов, И.И. Энергосбережение и энергоэффективность. Перспективы развития в России и мире. /И.И. Кашапов, А.А. Мустафин, Б.Г. Зиганшин, Р.Р. Лукманов, Н.А. Корсаков// Аграрная наука XXI века. Актуальные исследования и перспективы. Труды международной научно-практической конференции - Саратов, ФГБОУ ВО Саратовский ГАУ, 2015. - с. 175-181.Kashapov I.I. Energosberezhenie i energoeffektivnost. Perspektivy razvitiya v Rossii i mire. // Agrarnaya nauka XXI veka. Aktualnye issledovaniya i perspektivy. Trudy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii. (Energy saving and energy efficiency. Prospects for development in Russia and the world. / I.I. Kashapov, A.A. Mustafin, B.G. Ziganshin, R.R. Lukmanov, N.A. Korsakov // Agrarian Science of the XXI Century. Actual research and prospects. Proceedings of the international scientific and practical conference). Saratov, FGBOU VO Saratovskiy GAU, 2015. - P. 175-181.Лушнов, М.А. Разработка конструкции и совершенствование рабочего процесса горизонтального пропеллерного смесителя-запарника полужидких кормов /М.А. Лушнов// Дис. Канд. Техн. Наук. - Баш.ГАУ.: - 2014. - 127 с.Lushnov M.A. Razrabotka konstruktsii i sovershenstvovanie rabochego protsessa gorizontalnogo propellernogo smesitelya-zaparnika poluzhidkikh kormov. // Dis. Kand. Tekhn. Nauk. (Development of design and improvement of the working process of the horizontal propeller mixer-pailer of semi-liquid fodder. / M.A. Lushnov // Dissertation for the degree of Ph.D. of Technics). - Bash.GAU.: - 2014. - P. 127.Лушнов, М.А. Исследование рабочих параметров пропеллерного смесителя. /М.А. Лушнов// Сельский механизатор. - М.: Изд-во Нива. - 2009. - №8. - С. 28.Lushnov M.A. Research of working parameters of a propeller mixer. [Issledovanie rabochikh parametrov propellernogo smesitelya]. / M.A. Lushnov // Selskiy mekhanizator. - Rural mechanic. - M.: Izd-vo Niva. - 2009. - №8. - P. 28.Панков, А.О. Увеличение энергоэффективности гидротранспорта неструктурных суспензий путем варьирования его технологическими параметрами. /А.О. Панков, Н.Х. Зиннатуллин// Вестник Казанского государственного технологического университета. - 2011. - т.14. - с. 24.Pankov A.O. Increase the energy efficiency of hydrotransport of non-structural suspensions by varying its technological parameters. [Uvelichenie energoeffektivnosti gidrotransporta nestrukturnykh suspenziy putem varirovaniya ego tekhnologicheskimi parametrami]. / A.O. Pankov, N.Kh. Zinnatullin // Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - The Herald of Kazan State Agrarian University. - 2011. - Vol. 14. - P. 24.Общий курс процессов и аппаратов химической технологии. Книга 1. Под редакц. Айнштейна В.Г. - М.: Логос. Высшая школа. - 2003. - 910с.Obschiy kurs protsessov i apparatov khimicheskoy tekhnologii. Kniga 1. [General course of chemical technology processes and devices]. Book 1. Edited by Ainshtein V.G. - M.: Logos. Vysshaya shkola. - 2003. - 910s.Патент №2025982 РФ, МПК В01F/00. Растворитель /Н.Х. Зиннатуллин, В.Ф. Коваль, И.М. Нафиков, Е.Н. Хлабыстов// Заявл. 24.06.91. Опубл. 27.05.95.Patent №2025982 RF, MPK V01F/00. Rastvoritel. (Patent №2025982 RF, MPK V01F/00. Solvent). / N.Kh. Zinnatullin, V.F. Koval, I.M. Nafikov, E.N. Khlabystov // Declared 24.06.91. Publisshed 05.27.95.Процессы и аппараты химической технологии. Том 2. Механические и гидромеханические процессы. Под ред. А.М. Кутепова. - М.: Логос, 2002. - 600 с.Protsessy i apparaty khimicheskoy tekhnologii. Tom 2. Mekhanicheskie i gidromekhanicheskie protsessy. [Processes and apparatus of chemical technology. Volume 2. Mechanical and hydromechanical processes]. Edited by A.M. Kutepov. - M.: Logos, 2002. - P. 600.