авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 |

Вибропневмосепарация измельченных продуктов резинотканевых отходов

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

КОЗЛОВ Александр Михайлович

ВИБРОПНЕВМОСЕПАРАЦИЯ ИЗМЕЛЬЧЕННЫХ ПРОДУКТОВ РЕЗИНОТКАНЕВЫХ ОТХОДОВ

Специальность 05.17.08. Процессы и аппараты химических технологий

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Иваново 2010

Работа выполнена в ГОУВПО «Ивановский государственний химико-технологический университет» на кафедре «Машины и аппараты химических производств».

Научный руководитель: - доктор технических наук, профессор Блиничев Валерьян Николаевич
Официальные оппоненты: - доктор технических наук, профессор Мизонов Вадим Евгеньевич - доктор технических наук, профессор Малышев Роман Михайлович
Ведущая организация: ГОУ ВПО «Тверской государственный технический университет», г. Тверь

Защита диссертации состоится « 27 » декабря 2010 г. в 1000 час часов на заседании диссертационного совета Д 212.063.05 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ивановский государственный химико-технологический университет» по адресу: 153000 г. Иваново, пр. Ф.Энгельса, 7.

Тел. (4932) 32-54-33. Факс: (4932) 32-54-33. E-mail: dissovet@isuct.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ивановского государственного химико-технологического университета по адресу: 153000, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 10.

Автореферат разослан « 25 » ноября 2010 г.

Ученый секретарь

совета Д 212.063.05 Зуева Г. А.

общая характеристика работы

Актуальность темы

Известно, что ежегодно во всех станах мира остается около 1 миллиарда использованных автопокрышек. Почти такое же количество изношенных шин храниться в качестве отходов на свалках. В настоящее время наблюдается тенденция долгосрочного роста поступлений использованных автопокрышек.

Шины представляют собой уникальное вторичное сырье, так как они выходят из эксплуатации главным образом вследствие износа, расслоения и разрыва корда. Резина шин в процессе эксплуатации подвергается структурным изменениям, однако свойства ее, как правило, остаются относительно близкими к первоначальным.

Существуют несколько технологий переработки изношенных шин. Из них наибольший интерес вызывает механическая технология по переработке резинотехнических изделий, которая базируются на процессах многоступенчатого измельчения с первоначальным извлечением бортового кольца и металлокорда. На последней стадии тонкого измельчения получается смесь, состоящая из полидисперсных, поликомпонентных материалов, а именно, из резиновой крошки широкого фракционного состава, измельченного текстильного корда в виде отдельных нитей длиной от 5 до 35 мм, нитей, прочно связанных с частицами резины, отдельных волокон, которые окутывают практически каждую частицу резины, а также агрегатов волокон, внутри которых находятся запутанные частицы резины неправильной формы с размерами от 0,02 до 6 мм.

Весовое содержание текстильного материала (нитей и волокон) в большинстве измельченных шин составляет от 10 до 45%, в то время как в тонкодисперсной резиновой крошке, в результате процесса разделения смеси, не должно быть более 1,5% волокна. Поэтому, отделение такой сложной, многокомпонентной текстильной составляющей из резинотканевой смеси является достаточно сложной проблемой. В настоящее время существуют технологии частично решающие вопросы отделения волокна от резиновой крошки, но их главным недостатком является недостаточно высокое качество разделения резинотканевой смеси и их многостадийность.

В этой связи целью настоящей работы является исследование процесса вибропневмосепарации и разработка его аппаратурного оформления.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

  • Исследование процесса отделения волокнистого материала от резиновой крошки привело к необходимости создания нового, модернизированного аппарата, с целью интенсивного разрушения агрегатов резинотканевой смеси, а также интенсивного, двухстадийного отделения волокнистого материала;
  • Найти эмпирические зависимости, связывающие скорость транспортирования резинотканевой смеси с углом наклона вибростола и амплитудно-частотными характеристиками;
  • Получить расчетные зависимости, позволяющие определить скорости уноса кордного волокна и резиновой крошки;
  • Для повышения эффективности отделения волокна от резиновой крошки, предложить в вибропневмосепараторе установку загрузочного патрубка с разрыхлительными элементами и дополнительным зонтом для отсоса освобожденного текстильного волокна на входе вибропневмосепаратора;
  • Разработать методику расчета вибропневмосепаратора.

Научная новизна работы

  1. Получены расчетные зависимости для вычисления скоростей витания нитей, агрегатов текстильного волокна и частиц резиновой крошки, отличающиеся от зависимостей, ранее опубликованных в литературных источниках.

2. Найдена зависимость скорости транспортирования резиновой крошки и текстильных волокон от угла наклона вибрирующей поверхности и ее амплитуды колебаний, которая, в свою очередь, зависит от величины возмущающей силы инерции дебалансного вибровозбудителя колебаний и массы вибростола при постоянном модуле упругости виброопор.

3. Показано, что наличие потока воздуха в отверстиях решетки вбропневмосепаратора, в диапазоне изменения его скоростей, достаточных для уноса волокон текстильного материала из вибротранспортируемого слоя, повышает скорость транспортирования разделяемой резинотекстильной смеси на 1520%.

Выявлено, что при частоте 20Гц и амплитудах 1,52,5мм колебаний, интенсивное, многокаскадное разрушение агрегатов волокна и резиновой крошки, распределение разрыхленной смеси в виде тонкого, продуваемого потоком воздуха, слоя позволяет уже на первой стадии разделения удалять до 60% массы текстиля.

4. Экспериментально обнаружено, что содержание текстильных волокон в резинотканевой смеси начинает снижать скорость ее вибротранспортирования при амплитудах колебания вибростола более 2мм.

Практическая значимость

  1. На основании полученных расчетных зависимостей разработана методика расчета вибропневмосепаратора, позволяющая рассчитать распределение скоростей воздушного потока при отделении волокна на разрыхлительном устройстве и на решетке вибростола, а также скорости транспортирования резинотекстильной смеси и к.п.д. разделения.
  2. Предложена новая конструкция вибропневмосепаратора, защищенная патентом на полезную модель.
  3. Разработанная методика расчета принята к использованию в ЗАО «Ивановский завод искусственных кож», г. Иваново.

Автор защищает

    1. Технологию разделения резинотканевой смеси, образующейся в процессе измельчения изношенных шин.
    2. Результаты теоретических и экспериментальных исследований по определению скоростей витания всех составляющих резинотканевой смеси.
    3. Результаты теоретических и экспериментальных исследований по закономерностям транспортирования резинотканевой смеси по поверхности вибростола.
    4. Конструкцию вибропневмосепаратора с разрыхляющими и разрушающими агрегаты резинотканевой смеси элементами и дополнительным зонтом для удаления волокон текстильного корда.
    5. Гидродинамику вибродвижения измельченной резинотканевой смеси, кинетику виброразделения с учетом аэродинамической подъемной силы.

Апробация работы и публикации

Материалы диссертационной работы были представлены и обсуждены на: VIII Региональной студенческой конференции с международным участием «Фундаментальные науки специалиста нового века». Иваново 2009 г; Международном симпозиуме, посвященном 175-летию со дня рождения Д.И. Менделеева «Повышение ресурсо- и энергоэффективности: наука, технология, образование». Москва 2009 г; XIII Международной научно-технической конференции «Наукоемкие химические технологии - 2010». Иваново 2010; II Международной научно-практической конференции «Наука в современном мире». Таганрог 2010.

По результатам проведенной работы опубликованы 6 научных работ, из них 1 статья в журнале «Известия вузов. Химия и химическая технология», 4 тезисов докладов конференций и 1 патент на полезную модель.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, библиографического списка литературы. Работа содержит 134 страницы машинописного текста, 33 рисунка и 24 таблицы.

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность работы, отмечены научная новизна и практическая значимость исследования.

Первая глава посвящена обзору научных работ по вопросам переработки изношенных шин и их вторичного использования.

В литературном обзоре рассмотрены два основных вопроса:

  • первый связан с аспектами проблемы, т.е. состоянием и перспективой переработки изношенных автомобильных шин и потребления регенерата;
  • второй связан с методами разделения резинотканевой смеси.

Анализ литературных источников показал, что в настоящее время работ, посвященных разделению резинотекстильных смесей чрезвычайно мало.

Практически не имеется сведений ни в России не за рубежом об устройствах для разделения резинотканевых смесей.

Анализ конструкций грохотов показал, что для целей разделения резиновой крошки на фракции, целесообразнее всего использовать виброгрохот с упругими виброопорами и дебалансным вибровозбудителем гармонических колебаний.

На этой основе сформулированы цели и задачи исследований.

Вторая глава посвящена исследованиям влияния основных факторов на динамику транспортирования резинотканевой смеси по просеивающей поверхности вибропневмосепаратора.

Ориентировочные расчеты скорости транспортирования резинотканевой смеси по наклонной поверхности вибростола с использованием решений классических уравнений (1, 2) показали существенное отличие от экспериментальных данных.

Фу Рa Рис. 1. Расчетная схема движения частицы над вибрирующей поверхностью , (1) , (2) Расхождение экспериментальных данных с расчетными обусловлено поликомпонентной и весьма сложной структурой исходного материала. В нашем случае, кроме силы тяжести и возмущающей силы инерции виброускорения, на частицы материала также действует аэродинамическая

подъемная сила воздушного потока Pa (рис. 1), с учетом которой уравнения (1,2) примут вид:

, (3)

, (4)

– проекции сил аэродинамического сопротивления на соответствующие оси , , отнесенные к массе частицы.

Даже с учетом аэродинамической подъемной силы, расчетные данные по уравнениям (3,4) существенно расходятся с данными, полученными экспериментальным путем. Поэтому, для расчета вибропневмосепаратора, возникает необходимость получения эмпирического расчетного уравнения скорости транспортирования резинотканевой смеси по наклонной поверхности вибростола.

Для проведения исследований нами был разработан и собран пилотный вибропневмосепаратор, производительностью до 200кг/ч, представленный в виде основных элементов на рис. 2.

На данной установке были проведены исследования влияния частоты колебаний вибростола на скорость транспортирования резинотканевой смеси, и было выявлено, что существуют два диапазона частот (1013Гц; 2326Гц), при которых амплитуда колебаний вибропневмосепаратора резко возрастает во времени, что похоже на появление резонансных явлений в конструкции вибропневмосепаратора. Поэтому нами была выбрана такая частота колебаний вибростола (20Гц), при которой скорость транспортирования была бы достаточно высокой, а амплитуда его колебаний не изменялась во времени.

Рис. 2. Схема пилотной установки по разделению резинотканевой смеси.

(1 – вентилятор; 2 – бункер; 3 – шлюзовой питатель; 4, 5 – циклон; 6 – дебалансный вибровозбудитель; 7 – рукавный фильтр; 8, 9, 10, 11, 12, 13 – накопительный бункер; 14 – емкость с исходным материалом; 15 – цельносварная рама; 16 – электродвигатель; 17 – клиноременная передача; 18 – верхняя дека вибростола; 19 – загрузочный патрубок; 20, 21 – окна для забора воздуха; 22, 23 – решетка вибростола с размерами отверстий 3,6 мм и 1,2 мм соответственно; 24,25,26,27,28,29 – заслонка накопительного бункера; 30 – резиновые виброопоры; 31 – подвижное соединение шлюзового питателя с загрузочным патрубком; 32 –патрубки отсоса воздуха.)

Исследования показали, что при фиксированной частоте колебаний 20Гц, на скорость транспортирования частиц оказывает влияние угол наклона вибростола и его амплитуда колебаний, которая, в свою очередь, зависит от величины возмущающей силы инерции дебалансного вибровозбудителя колебаний и массы вибростола.

Из результатов проведенных исследований было установлено, что амплитуда колебаний вибростола не зависит от угла наклона вибропневмосепаратора, а зависит лишь от массы вибростола и возмущающей силы дебалансного вибровозбудителя колебаний (рис. 3, 4). Для проведения исследований на вибропневмосепараторе были установлены монолитные, резиновые виброопоры, модуль упругости которых равен 9,5кг/мм

Рис. 3. Зависимость амплитуды колебаний от величины возмущающей силы при модуле упругости виброопор 9,5кг/мм: 1)m = 110кг, 2)m = 84кг, 3)m = 65кг Рис. 4. Зависимость амплитуды вибропневмосепаратора от его массы: 1) Gдеб = 4,5кг·см, 2) Gдеб = 7,5кг·см, 3) Gдеб = 12кг·см

Рис. 5. Зависимость скорости транспортирования резиновой крошки от амплитуды колебаний вибропневмосепаратора: 1)=10°; 2)=12°; 3)=16°

Результаты исследований (рис. 3, 4) показывают, что амплитуда колебаний вибростола возрастает с увеличением возмущающей силы инерции вибровозбудителя, а также линейно снижается с ростом массы вибростола, что в итоге было представлено в виде расчетных зависимостей.

Исследования транспортирования частиц по вибростолу проводились при трех углах наклона и пяти различных амплитудах колебаний вибростола.

Результаты исследований приведены на рис. 5.

Обработка экспериментальных данных позволила получить эмпирическую зависимость для определения скорости транспортирования резиновой крошки по поверхности вибропневмосепаратора, установленного под углом к горизонту:

(5)

где: – угол наклона вибростола; А – амплитуда колебаний, мм;

Расчетные данные удовлетворительно совпадают с результатами эксперимента. Уравнение справедливо в диапазоне амплитуд колебаний А=03мм и углах наклона =016. Максимальное расхождение экспериментальных с расчетными значениями не превышает 25%.

В ходе проведений исследований было замечено, что наличие волокна в резинотканевой смеси оказывает влияние на скорость ее транспортирования по поверхности вибросепаратора.

Исследования показали достаточно сложную зависимость скорости транспортирования резинотканевой смеси от процентного содержания в ней волокна (рис. 6).

Рис. 6. Зависимость скорости движения резинотканевой смеси от процентного содержания в ней волокна: 1) А=1,2мм; 2) А=1,8мм; 3)А=2,2мм; 4) А=2,8мм


Pages:   || 2 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.