Сачок Р. В.

Сортировать по умолчанию названию
  • РОЗРОБКА СПОСОБУ СТАБІЛІЗАЦІЇ ДИСПЕРСНОГО СКЛАДУ ПРИ ЗНЕВОДНЕННІ ВИСОКОКОНЦЕНТРОВАНИХ РІДКИ Х СИСТЕМ В ПСЕВДОЗРІДЖЕНОМУ ШАРІ

    Стабілізація дисперсного складу частинок в апараті при отриманні гранульованих композитів є необхідною умовою безперервного проведення процесу. Стійкість кінетики процесу гранулоутворення визначається процесами перенесення, що протікають в шарі, і тому повинна підтримуватися сталою. Для безперервного ведення процесу зневоднення та грануляції висококонцентрованх добрив у псевдозрідженому шарі потрібно в будь-який момент часу підтримувати постійнимимасу шару та його площу на деякому сталому рівні 1 M , кг та 1 f , м 2 . Тому практична реалізація процесу, враховуючи гідродинаміку, проводиться за умови: Складемо матеріальний баланс гранулятора у диференціальній формі, (рисунок 1).При зневодненні рідких систем із вмістом сухих речовин більше 50%, потужності утворення центрів грануляції за рахунок подрібнення частинок великого розміру є не достатніми. Тому стабілізація можлива за рахунок введення до апарату зовнішнього ре циклу, рисунок 1. В цьому випадку матеріальний баланс гранулятора в диференціальній формі запишеться: Максимальна допустима зміна маси шару (гідравлічного опору) складає 10%. Тому перед введенням рециклу для виконання умови (2) потрібно безперервно виводити гранули із апарату. При цьому падає значення залишкової площі поверхні шару на величинуУ випадку дискретного введення рециклу відбувається зменшення поверхні шару на 10% від початкової. Такий підхід потребує експериментальної перевірки в умовах реального експерименту.

    Переглянути
  • СТАБІЛІЗАЦІЯ ДИСПЕРСНОГО СКЛАДУ ПРИ РІЗНИХ МЕХАНІЗМАХ РОСТУ ГРАНУЛ ПРИ ЗНЕВОДНЕННІ РІДКИХ СИСТЕМ В ПСЕВДОЗРІДЖЕНОМУ ШАРІ

    До основних вимог гранульованих добрив відносяться рівномірне розподілення компонентів по всьому об’єму сферичних композитів та заданий дисперсний склад продукту. Виконання цих вимог можливе при пошаровому механізму росту гранул (рис. 1), який реалізується при зневодненні гетерогенної рідкої фази у псевдозрідженому шарі.Так, відомі роботи [1], які описують кінетику процесу гранулоутворення азотно-гумінових добрив при зневодненні гомогенної рідкої фази із вмістом сухих речовин до 40%. концентрацією твердої фази понад 40%. На рис. 2 наведена динаміка зміни еквівалентного діаметра, яка характеризується монотонним збільшенням еквівалентного діаметра при локальних швидкостях росту   е       dD d/ 0,121 0,636 мм/год і при середньому значенні с   0,339 мм/год. На рис. 3 наведена динаміка зміни масових відсотків окремих фракцій. Послідовний перехід частинок зернистого матеріалу від менших за розміром фракцій до більших підтверджує припущення щодо збільшення їх розмірів за рахунок саме пошарового механізму росту гранул.Так, при початковому значенні e D  2,2 мм , рис. 2, при   0 год дисперсний склад визначається фракціями: +1,0 мм – 18,65%, +2,0 мм – 80,42%, +3,0 мм – 2,73%, рис. 3. При  1 год +2,0 мм зменшується із 80,42% до 63,53% ( 2    X 16,84% ) а фракція +3 мм мм збільшилася із 2,73% до 24,60% ( 3   X 21,87% ). За цей період часу фракція +1,0 мм зменшилася з 16,85% до 11,71% ( 1    X 5,14% ). На інтервалі часу 1 2,0    год , рис. 3, відбувається зменшення вмісту фракції +2,0 мм на величину 2    X 27,51% та збільшення фракції +3,0 мм – 3   X 35,66%, фракція +1,0 мм зменшується на величину 1    X 8,79%. Тобто, зменшення мосових відсотків попередніх фракцій зумовлює адекватне збільшення масових відсотків більших фракцій:        X X X 1 2 3  . Тобто, фракція +1,0 мм переходить у фракцію +2,0 мм яка одночасно переходить у фракцію +3,0 мм. Одночасний перехід фракції +2,0 мм у +3,0 мм підтверджується швидкістю зміни масових відсотків окремих фракцій, рис. 4. Паралельність кривої зміни вмісту фракцій +2,0 мм і +3,0 мм в часі відносно осі oxсвідчить про поступовий, рівномірний перехід фракції +2,0 мм у фракцію +3,0 мм. Тобто, на інтервалі 0 2,66    год спостерігається рівномірне падіння вмісту фракції +2,0 мм, що супроводжується рівномірним майже симетричним зростанням фракції +3,0 мм. Цепідтверджує пошаровий механізм утворення гранул та незалежність швидкості росту гранул від діаметра, тобто нульовий порядок їх росту [2]: . 0. d dD   (1) А саме значення лінійної швидкості росту гранул для пошарового механізму визначається за виразом[2], мм/год: де g– функція масового розподілення за діаметром, мм-1 ; D – поточний діаметр гранул, мм;  – лінійна швидкість росту гранул, мм/год; ψ – коефіцієнт гранулоутворення; К– константа вивантаження, год-1 . На задоволення потреб сільського господарства та для підвищення енергоефективності процесу у випадку мінерально-гумінових композитів складу [P]:[Ca]:[N]:[K]:[Г.]=10:19:11:2:1 при зневодненні рідких гетерогенних систем із загальною концентрацією твердої фази на рівні 60% при наступних параметрах технологічного процесу: температура шару 100-103 С, гідравлічний опір шару 1962 Па. Динаміка зміни еквівалентного діаметра частинок в апараті наведена на рис. 5 та динаміка зміни масових відсотків окремих фракцій на рис. 6.Середнє значення лінійної швидкості росту гранул складає с  1,1 мм/год, що понад у три рази перевищує значення в [1]. На інтервалі 0 0,167    год вміст фракції +3,0 мм ммзбільшується на величину 3   X 22,137% . Цьому збільшенню відповідає адекватне зменшення вмісту фракціїй +1,0 мм та 2,0 мм, тобто, виконується рівність        X X X 1 2 3  . На інтервалі 0,1667 0,333    год вміст фракції +2,0 мм зменшуєтьсяна на величину 2   X 22,897% . Це супроводжується одночасним збільшенням вмісту фракції +3,0 мм на величину 3   X 14,022% та фракції +4 мм на 4   X 11,28% . Тобто,      X X X 2 3 4  . Одночасність збільшення вмісту масових відсотків фракцій +3 мм і +4 мм відбувається за рахунок агломерації фракцій +2 мм і +3 мм. На інтервалі часу 0,333 0,500    год, спостерігається зменшення масового відсотка фракції +2 мм – 2   X 16,46% при одночасному збіьшенню масового відсотка фракції +3 мм – 3   X 5,904% , фракції +4 мм – 4   X 2,103% , +5 мм – 5   X 7,502% , тобто,        X X X X 2 3 4 5  . Тобто, на останніх двох проміжках часу реалізується агломераційний механізм гранулоутворення (рис. 7).При підвищенні концентрації робочого розчину в 1,5 рази порівнюючи із [1], середнє значення лінійної швидкості росту гранул с  1,1 мм/год. , що понад утри рази перевищує значення в [1]. Стрімке збільшення с пояснюється переходом від пошарової структури росту до механізму за рахунок агломерації, тобто   f  . А розрахунок значення швидкості росту гранул за виразом (2) стає не можливим. За такого механізму росту гранул виникає необхідність у визначенні швидкості лінійного росту гранул окремих фракцій та знаходження потужності зовнішнього джерела центрів грануляції.

    Переглянути
  • ЗАКОНОМІРНОСТІ УТВОРЕННЯ ОРГАНО-МІНЕРАЛЬНО- ГУМІНОВИХ ДОБРИВ

    Стан ґрунтів України потребує використання добрив нового покоління. В Україні відсутня достатня база для виробництва фосфатних та калійних добрив,тому в якості мінеральної сировини використовується сульфат амонію, органічної – кісткове борошно (містить макро-і мікроелементи, СаО природнього походження до 40% іР2О5 до 30%) та власне гумати із концентрацією 0,5-1%. Загальний вміст твердої фази у робочому розчині – 60%, що суттєво зменшує енерговитрати у порівнянні із [1], де вміст твердої фази 40 %. Основними вимогами до добрив є рівномірність розподілення компонентів по всьому об’єму гранули. Це досягається шляхом зневоднення рідких систем у псевдозрідженому щарі. Можливі два механізми утворення органо-мінерально-гумінових добрив, рисунок 1. Для виконання цих вимог доцільною є грануляція із пошаровим механізмом гранулоутворення, яка забезпечує рівномірність розподілення компонентів та задануміцність гранули. Це досягається відповідною організацією процесу у псевдозрідженому шарі із застосуванням теплоносія, температура якого в декілька разів перевищує температуру плавлення матеріалу. При отриманні органо-мінерально-гумінових композитів заданого складу[P]:[Ca]:[N]:[K]:[Г.]=10:19:11:2:1при наступних параметрах технологічного процесу: температура шару шT  96 °С, гідравлічний опір шару ш   P 1962 Па встановлено динаміку зміни еквівалентного діаметра зернистого матеріалу, рисунок 2, яка свідчить про стійку кінетику процесу та безперервність росту гранул. Проте спостерігається великі значення середньої лінійної швидкості росту гранул  1,659 мм/год. Динаміка зміни масових відсотків окремих фракцій, рисунок 3, характеризується послідовним переходом гранул із фракцій меншого розміру до фракцій більшого розміру, що свідчить про пошарову структуру гранул (див. рис 1). Так, після т.D(   0,66 год ) збільшується вміст фракції 5+ за рахунок зменшення 4+. Майже паралельність і рівномірний спад кривих 2 та 3 свідчить про поступовий, рівномірний перехід гранул із фракції 2+ у 3+із переходом у 4+. Для конкретно цих умов і цих композитів найбільш доцільно вести процес на ділянці O-D, де е d  4,5 мм при якому виконується вимога отримання готового продукту відповідного гранулометричного складу. Виникає потреба у стабілізації процесу на ділянці D-G, де різко збільшується е d за рахунок різкого збільшення вмісту фракції 5+, що не відповідає вимогам.Саме це і стане задачею досліджень а також дослідження ділянки C-F, де відбувається стрибкоподібне збільшення  Безперервне гранулоутворення із можливістю отримання заданого гранулометричного складу при пошаровому механізміможливе за наявності потужного джерела нових центрів грануляції, яке можна реалізувати завдяки внутрішньому й зовнішньому рециклу. В основу математичної моделі гранулоутворення авторами роботи [2] покладено рівняння нерозривності, записане у частинних похідних:де g – функція масового розподілення гранул за діаметром, мм-1 ;  – час, год; D – поточний діаметр гранул, мм;  – лінійна швидкість росту гранул, мм/год; S – функція сепарації; ψ – коефіцієнт гранулоутворення; К – константа вивантаження, год-1 ;  – функція потужності джерела та стоку, (ммгод)-1 . Для розв’язку рівняння (1) необхідно експериментально визначити коефіцієнт гранулоутворення, лінійну швидкість росту гранул, константу вивантаження та розрахункову функцію масового розподілення за діаметрами, що забезпечує заданий дисперсний склад та експериментальну, що визначена в даний конкретний момент часу. Для опису масового розподілення гранул застосовується γ-розподілення: На основі експериментальних даних знайдено і побудовано апроксимуючі криві, які описують масове розподілення. У таблиці 1 наведені результати апроксимації. Таблиця 1 – Результати апроксимації масового розподіленняДля точок O, A, B, D і G апроксимуюча крива описує масовий розподіл практично на всьому проміжку при коефіцієнті кореляції    0,85 0,93. Для точок С, Е,іF апроксимуюча крива не описує масовий розподіл, особливо на ділянках де d  4,5 мм. Функції масового розподілення у т.О(   0год ), рисунок 4, та в т.D(   0,66год ), рисунок 5.Експериментально визначено, що у точці D (   0,66год ) коефіцієнт гранулоутворення ψ=79,6 %. Як видно із рисунків 4 і 5, функція масового розподілення та її максимум плавно переміщуються в зону більших діаметрів, що підтверджує стійку кінетику процесу.Проте, в подальшому необхідно визначити вплив технологічних параметрів на динаміку зміни масового розподілення частинок в апараті.

    Переглянути
  • АПРОКСИМАЦІЯ ФУНКЦІЇ МАСОВОГО РОЗПОДІЛУ ГРАНУЛ ЗА РОЗМІРАМИ ПРИ ГРАНУЛЯЦІЇ РІДКИХ СИСТЕМ У ПСЕВДОЗРІДЖЕНОМУ ШАРІ

    Для безперервного ведення процесу зневоднення та грануляції висококонцентрованх добрив у псевдозрідженому шарі потрібно в будь-який момент часу підтримувати постійними масу шару та його поверхню на певному сталому рівні 1 M , кг, та 1 f , м 2 . Тому практична реалізація процесу, враховуючи гідродинаміку, проводиться за умови: Тому, при безперервному проведенні процесу зневоднення та грануляції гетерогенних систем стійкість кінетики гранулоутворення залежить від стабілізації дисперсного складу частинок та загальної поверхні шару в апараті на заданому рівні за рахунок потужності внутрішнього та зовнішнього джерела утворення нових центрів грануляції. В основу математичної моделі, яка дозволяє визначити величину джерел утворення нових центрів грануляції покладено рівняння нерозривності О.М. Тодеса [1]:Метою апроксимації є знаходження коефіцієнтів гама розподілу n та z при яких спостерігалася б максимальна збіжність теоретичної та експериментальної функцій масового розподілу. Для розрахунку коефіцієнтів  розподілу авторами [3] використовувався метод найменших квадратів з наступним логарифмування. Це дало відхилення в межах 5% для діаметрів е D  1 2,5 мм при грануляції 40% розчинів сульфату амонію із домішками гуматів. Середня лінійна швидкість росту гранул становила 1    0,15 0,28 мм/год. Експериментально встановлено, що при зневодненні висококонцентрованих гетерогенних систем із домішками речовин органічного походження середня лінійна швидкість росту гранул складає 2    0,4 0,6 мм/год, що призводить до інтенсивного росту еквівалентного діаметру, який знаходився в межах е D   3,2 3,5 мм. Апроксимація функції масового розподілу методом найменших квадратів на цих еквівалентних діаметрах показала низький коефіцієнт кореляції між експериментальними та теоретичними значеннями функції масового розподілу. Тому було прийнято рішення знаходити шукані коефіцієнти шляхом ітераційної їх зміни іззнаходженням масиву коефіцієнтів кореляції між теоретичною та експериментальною функціями масового розподілу, що розраховується за виразом (4). Таким чином, максимальний коефіцієнт кореляції визначає значення коефіцієнтів  розподілу. Коефіцієнт кореляції визначається за виразом:де m  кількість проб для конкретного моменту часу  ; експ ан , g g і і  i-ті значення експериментальної та теоретичної функцій масового розподілу, мм- 1 ; експ ан g g ,  середні значення експериментальної та теоретичної функцій масового розподілу, мм-1 . В таблиці 1 та на рисунку 1 наведено результати порівняння апроксимації функції масового розподілу методом МНК та методом пошуку максимального коефіцієнта кореляції (Rmax).

    Для безперервного ведення процесу зневоднення та грануляції висококонцентрованх добрив у псевдозрідженому шарі потрібно в будь-який момент часу підтримувати постійними масу шару та його поверхню на певному сталому рівні 1 M , кг, та 1 f , м 2 . Тому практична реалізація процесу, враховуючи гідродинаміку, проводиться за умови: 1 1 0; 0. df dM d d     (1) Тому, при безперервному проведенні процесу зневоднення та грануляції гетерогенних систем стійкість кінетики гранулоутворення залежить від стабілізації дисперсного складу частинок та загальної поверхні шару в апараті на заданому рівні за рахунок потужності внутрішнього та зовнішнього джерела утворення нових центрів грануляції. В основу математичної моделі, яка дозволяє визначити величину джерел утворення нових центрів грануляції покладено рівняння нерозривності О.М. Тодеса [1]:                   , , , , , 2 , , 3 , , , g D g D D D g D D g D D D D S K g D D                                           (2) де g D ,  функція масового розподілення гранул за діаметром, мм-1 ;   час, год; D  поточний діаметр гранул, мм;   D,   лінійна швидкість росту гранул, мм/год; S  функція сепарації;   коефіцієнт

    Переглянути
  • Моделювання багатофакторних процесів під час одержання багатошарових гуміново-мінеральних твердих композитів

    Запропоновано математичну модель безперервного процесу утворення багатошарових гуміново-міне­ральних композитів із рідких систем на основі теорії нечітких множин задля досягнення стійкого гранулоутворення.

    The mathematical model of continuous process of formation of multi-layered humic-mineral composites
    offered from the liquid systems on the basis of the unclear set theory for achieving proof kinetics of granulation.

    Переглянути
  • Моделювання безперервного процесу утворення багатошарових гуміново-мінеральних композитів

    Запропоновано математичну модель безперервного процесу утворення багатошарових гуміново-мінеральних композитів із рідких систем, що дозволяє визначити потужність узагальненого джерела, необхідного для стабілізації дисперсного складу гранульованого продукту.

    The mathematical model of continuous process of formation of multi-layered humic-mineral composites is offered from the liquid systems, which allow defining power of the generalized source, necessity for stabilizing of dispersion composition of granular product.

    Переглянути