МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ СМЕШИВАНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ (30.11.2009)

Автор: Баранцева Елена Александровна

БАРАНЦЕВА Елена Александровна

Моделирование и оптимизация процессов

смешивания сыпучих материалов

05.17.08 – Процессы и аппараты химических технологий

05.13.01 – Системный анализ, управление и обработка информации

(в химических технологиях, нефтехимии)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Иваново 2010

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина».

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор

Мизонов Вадим Евгеньевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Зайцев Анатолий Иванович

доктор технических наук, профессор

Першин Владимир Федорович

доктор технических наук

Волынский Владимир Юльевич

Ведущая организация: Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева», г. Москва.

Защита состоится «1» марта 2010 г. в 10 часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.063.05 при ГОУВПО «Ивановский государственный химико-технологический университет» по адресу: 153000, г. Иваново, проспект Ф. Энгельса, 7

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУВПО «Ивановский государственный химико-технологический университет» по адресу: 153000, г. Иваново, проспект Ф. Энгельса, 10.

Автореферат разослан « » 2010 г.

Ученый секретарь совета,

доктор физико-математических наук, профессор Зуева Г.А.

Общая характеристика работы

Актуальность темы диссертации. Процессы смешивания сыпучих порошкообразных материалов широко распространены в химической, фармацевтической, строительной, пищевой и других отраслях промышленности. От качества получаемых смесей, главным образом, от их однородности напрямую зависят потребительские свойства производимых из них изделий. Переработка некоторых сыпучих материалов известна в практике человеческой деятельности с незапамятных времен, но научные и инженерные основы этих технологий стали предметом исследования лишь в предыдущее столетие. Это связано с резким ростом объемов перерабатываемых материалов и разнообразия их видов, когда наработанный в течение столетий методом проб и ошибок опыт уже перестал удовлетворять запросам развивающихся производств. Однако успехи в этом направлении по сравнению, например, с механикой жидкости и газа до настоящего времени более чем скромны.

Сложность, а во многих случаях и неопределенность физико-механических свойств сыпучих материалов привели к тому, что полные строгие уравнения их движения, наподобие уравнений движения жидкости и газа, до настоящего времени не сформулированы, по крайней мере, в таком виде, который считался бы общепризнанным. Поэтому экспериментальное исследование промышленных машин и аппаратов по их переработке во многих случаях остается единственной надежной основой методов их расчета и проектирования. Однако даже незначительные конструктивные изменения в исследованном аппарате с ожидаемой целью повышения его эксплуатационных характеристик требуют повторения всего объема экспериментальных исследований и приводят к дополнительным затратам средств и времени, что во многих случаях неприемлемо для динамично развивающихся производств. Значительную помощь в преодолении этого противоречия могут оказать математические модели процессов с участием сыпучих сред.

Все отмеченное и определило цель настоящей работы, которая выполнялась в рамках ФЦП «Интеграция» (2.1 – А118 Математическое моделирование ресурсосберегающих и экологически безопасных технологий), НТП «Развитие инфраструктуры научно-технической и инновационной деятельности высшей школы и ее кадрового потенциала» №2/05 (37788) и международными договорами о научном сотрудничестве между ИГЭУ и Горным институтом г.Алби, Франция, Ченстоховским политехническим институтом, Польша, университетом г. Веспрем, Венгрия, и исследовательским центром Tel-Tek, Норвегия.

Цель работы – разработка новых подходов к моделированию, расчету и оптимизации процессов смешивания сыпучих материалов для их использования в проектных и технологических мероприятиях по повышению качества смесей и производительности смесителей.

Объектом исследования в работе являлись процессы непрерывного и периодического смешивания сыпучих материалов.

Предметом исследования было формирование качества смеси сыпучих материалов в процессах смешивания и поиск возможностей управления им с целью повышения качества смесей и производительности смесителей.

Задачи исследования

Разработать универсальный подход к математическому моделированию формирования и конечного состояния качества смесей сыпучих материалов в смесителях различных принципов действия.

Выполнить экспериментальные исследования переноса ключевого компонента в лабораторных и промышленных смесителях для проверки адекватности разработанных моделей и создания методов расчета смешивания.

Разработать рациональные (оптимальные) способы воздействия на перемешиваемые компоненты, обеспечивающие повышение качества смесей и/или производительности смесителей.

Выявить влияние сегрегации ключевого компонента на формирование качества смесей и предложить меры, снижающие негативное влияние сегрегации.

Реализовать разработанные методы моделирования, расчета и оптимизации в практике исследовательских организаций и на промышленных предприятиях.


загрузка...