Влияние характера движения потоков смеси в объеме смесителя на однородность приготавливаемой смеси

Шуйский Анатолий Иванович , Щербань Евгений Михайлович , Стельмах Сергей Анатольевич , Доценко Наталья Александровна , Ельшаева Диана Михайловна , Самофалова Мария Сергеевна , Жеребцов Юрий Владимирович

2020 / Том 10, номер 4(35) 2020 [ ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ. СТРОИТЕЛЬСТВО ]

Цель исследования - изучение закономерностей движения потоков пенобетонной смеси и их влияния на однородность перемешивания. Результаты анализа закономерностей турбулентного переноса в смесителях указывают на особенности гидродинамики течения перемешиваемой среды применительно к смесителям без внутренних устройств или с внутренними устройствами малого сечения. Несмотря на более широкое распространение в промышленности смесителей без внутренних устройств, экспериментальные исследования проводились преимущественно в смесителях с перегородками, так как они обеспечивают высокую турбулентность процесса перемешивания, что позволяет эффективно приготовить пенобетонную смесь и равномерно распределить компоненты по всему объему смесителя. Проведенные экспериментальные исследования зависимости окружной скорости от характеристик внутренних устройств смесителя при приготовлении пенобетонной смеси показали высокую степень адекватности экспериментальных и расчетных данных. Расчеты по уравнениям, приведенным в статье, а также результаты измерений указывают на то, что при креплении в смесителе неподвижных элементов окружная скорость пенобетонной смеси существенно снижается. Необходимо отметить, что на неподвижные устройства, установленные в смесителе, действуют гидродинамические силы. Результаты проведенных исследований и анализ сравнения достигнутых результатов позволили нам сделать выводы о том, что при приготовлении пенобетонной смеси в турбулентном смесителе без внутренних отражательных перегородок эффект наличия цилиндрической поверхности с коэффициентом турбулентной диффузии, равным нулю, не дает возможности равномерно распределить компоненты смеси по всему объему и поризовать растворную смесь.

Ключевые слова:

турбулентный смеситель,пенобетонная смесь,однородность смеси,гидродинамические силы,окружная скорость пенобетонной смеси

Библиографический список:

1. Брагинский Л.Н., Бегачев В.И., Барабаш В.М. Перемешивание в жидких средах: Физические основы и инженерные методы расчета. Л.: Химия, 1984. 336 с.
2. Васильцов Э.А., Ушаков В.Г. Аппараты для перемешивания жидких сред. Л.: Машиностроение, 1979. 752 с.
3. Фадеева B.C. Формирование структуры пластичных паст строительных материалов при машинной переработке. М.: Стройиздат, 1972. 222 с.
4. Моргун Л.В., Моргун В.Н. Влияние дисперсного армирования на агрегативную устойчивость пенобетонных смесей // Строительные материалы. 2003. № 1. С. 33-35.
5. Румянцев Б.М., Зудяев Е.А., Критарасов Д.С. Технология и оборудование для производства пенобетонов методом сухой минерализации пены // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 1999. № 3-4. С. 36-37.
6. Шуйский А.И., Кузнецов С.В., Стельмах С.А., Щербань Е.М., Торлина Е.А. О влиянии некоторых геометрических параметров пенобетоносмесителя на качество пенобетонной смеси и потребляемую мощность // Вестник ВСГУТУ. 2020. № 2(77). С. 51-58.
7. Shuisky A., Stelmakh S., Shcherban E., Torlina E. Recipe-technological aspects of improving the properties of nonautoclaved aerated concrete. MATEC Web of Conferences. 2017. 129. 05011.
8. Щербань Е.М., Гольцов Ю.И., Ткаченко Г.А., Стельмах С.А. Рецептурно-технологические факторы и их роль в формировании свойств пенобетонов, полученных из смесей, обработанных переменным электрическим полем // Инженерный вестник Дона. 2012. № 3.
9. Щербань Е.М., Ткаченко Г.А., Гольцов Ю.И., Стельмах С.А. О влиянии обработки пенобетонной смеси переменным электрическим полем на свойства пенобетона // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 1.
10. Павлов А.Н., Гольцов Ю.И., Стельмах С.А., Щербань Е.М. Прочность пенобетона при воздействии переменного электрического поля // Научное обозрение. 2015. № 10-1. С. 147-150.
11. Рейнольдс А.Дж. Турбулентные течения в инженерных приложениях. М.: Энергия, 1979. 405 с.
12. Wallevik J.E., Wallevik O.H. Analysis of shear rate inside a concrete truck mixer // Cement and Concrete Research. 2017. Vol. 95. P. 9-17.
13. Lerch J.O., Bester H.L., Van Rooyen A.S., Combrinck R., de Villiers W.I., Boshoff W.P. The effect of mixing on the performance of macro synthetic fibre reinforced concrete // Cement and Concrete Research. 2018. Vol. 103. P. 130-139.
14. Elgindi T.M., Zlatoš A. Universal mixers in all dimensions // Advances in Mathematics. 2019. Vol. 356. № 106807.
15. Valigia M.C., Logozzoa S., Rinchi M. Wear resistance of blades in planetary concrete mixers. Part II: 3D validation of a new mixing blade design and efficiency evaluation // Tribology International. 2016. Vol. 103. P. 37-44.
16. Valigia M.C., Logozzoa S., Rinchi M. Wear resistance of blades in planetary concrete mixers. Design of a new improved blade shape and 2D validation // Tribology International. 2016. Vol. 96. P. 191-201.
17. Liu B., Xu Z., Xiao Q., Huang B. Numerical study on solid suspension characteristics of a coaxial mixer in viscous systems // Chinese Journal of Chemical Engineering. 2019. Vol. 27. Issue 10. P. 2325-2336.
18. Haddadi M.M., Hosseini S.H., Rashtchian D., Olazar M. Comparative analysis of different static mixers performance by CFD technique: An innovative mixer // Chinese Journal of Chemical Engineering. 2020. Vol. 28. Issue 3. P. 672-684.
19. Cai R., Hou Z., Zhao Y. Numerical study on particle mixing in a double-screw conical mixer // Powder Technology. 2019. Vol. 352. P. 193-208.
20. Harish V.V.N., Migyung Cho, Jaesool Shim Effect of Rotating Cylinder on Mixing Performance in a Cylindrical Double-Ribbon Mixer // Appl. Sci. 2019. Vol. 9. Issue 23. № 5179.
21. Pavlov A.N., Gol’Tsov Yu.I., Mailyan L.R., Shcherban’ E.M., Stel’Makh S.A. Relaxation processes during activation of cement mixing water // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 896. № 012124.
22. Stel'makh S.A., Shcherban E.M., Zholobov A.L. Electroactivation Of Foam Concrete For Buildings And Structures With Improved Constructive And Energy Efficient Characteristics // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 463. Issue 2. № 022034.
23. Stel’makh S. A., Shcherban E. M., Nazhuev M. P., Cherpakov A. V., Parinov I. A. Experimental and Theoretical Approach to Assessing the Strength Properties of Layered Tubular Constructions Made of Heavy Concrete // Proceedings of the 2019 International Conference on “Physics, Mechanics of New Materials and Their Applications”, 2020.

Файлы:

• статья (скачать | просмотреть) - скачано 51 раз