Зависимость коэффициента неоднородности смеси от основных параметров установки
Основываясь на статистической обработке результатов экспериментальных исследований, получено уравнение регрессии в кодированном виде:
Переведем уравнение в натуральный вид: 
Из данного уравнения следует, что показатель неоднородности Vcоказывает время смешивания t.Частота вращения, коэффициент загрузки и шаг установки стержней, оказывают влияние на изменение концентрации компонентов сухой смеси и соответственно на коэффициент неоднородности.
То, что эти факторы воздействия имеют отрицательный коэффициент, говорит об уменьшении коэффициента неоднородности смеси при их увеличении. Шаг установки имеет положительный знак что говорит о увеличении коэффициента неоднородности при уменьшении количества рабочих органов. Это объясняется тем, что с течением времени при увеличении частоты вращения и количества рабочих органов смесь достигает более качественного состояния, уменьшая значения параметров времени, мы получаем уменьшение качества приготовленной смеси. Наибольшее влияние двойного воздействия оказывает сочетание факторов времени и шага установки смесителя, поскольку время является решающий параметром, определяющим готовность смеси, а влияние количества рабочих органов объясняется тем, что при установке дополнительных стержней мы получаем более интенсивное воздействия на перемешиваемую среду.Из рисунка 4.18 следует, что зависимость Vc=f(n)имеет экстремальный характер.
Рисунок 4.18. Графики зависимости Vc=f(n)при ψ=50% и s=33мм.
При значениях частоты вращения от 60 до 180 об/мин происходит уменьшение коэффициента неоднородности, а при дальнейшем увеличении частоты вращения с 180 до 300 об/мин происходит его увеличение.
Такой характер зависимости Vc = f(n)объясняется тем, что при небольших частотах вращения подвижной части смесителя материал медленно перемещается в осевом направлении, а основное перемещение происходит в радиальном направлении между месильными стержнями. С увеличением частоты вращения увеличивается и скорость осевого и радиального перемещения, в котором перемещаются компоненты смеси, тем самым увеличивая интенсивность перемещения материала в емкости смесителя. При задании частоты вращения n=300об/мин, интенсивность перемешивания будет возрастать, однако данный факт приводит к увеличению коэффициента неоднородности в следствии проявления эффекта сегрегации частиц.Из показателей на графике видно, что при минимальном времени t=40 c и высокой частоте n=300об/мин показатель коэффициента неоднородности равен Vc= 9,79%, но при той же частоте c увеличением времени смешивания до 60 с, то качество смеси повышается до Vc=7,99% в виду снижения эффекта сегрегации смеси. Аналогичный факт наблюдается и при увеличении числа оборотов при постоянном значении коэффициента загрузки ψ=50% и шаге установки стержней. Таким образом, при одновременном увеличении частоты вращения с n=180 об/мин до 300 об/мин и времени смешивания t=40 с до t=60 с, показатель неоднородности увеличивается в меньшей степени, чем при более низкой частоте вращения.
На рисунке 4.19 представлены зависимости Vc=f(n)при средних параметрах t=50 c и s=33мм. При этом стоит отметить, что максимальное значение коэффициента неоднородности достигается при значении параметра частоты вращения 60 об/мин и минимальной загрузке корпуса ψ 40%. С увеличением частоты вращения, наблюдается уменьшение коэффициента однородности получаемой смеси. Это объясняется тем, что за одно и тоже время месильные органы смогут взаимодействовать с намного большим объемом материала, доводя состояние смеси до более качественного. Из-за это происходит увеличение степени
конвективного смешивания материала, что приводит к снижению коэффициента неоднородности.
Максимальные значения Vc=12,47% при минимальном значении частоты вращения 60 об/мин, можно объяснить низким коэффициентом загрузки корпуса. При постоянном параметре времени t=50с имея минимальную загрузку смесь быстро доходит до состояния готовности, а затем начинается процесс обратный смешиванию и качество смеси начинает ухудшаться. Это так же наблюдается при условии, что с такой же частотой вращения мы загружая смеситель на ψ=50% получаем повышение качества смеси до Vc= 11,41%.
Рисунок 4.19. Графики зависимости Vc=f(n)при t=50 c и s=33мм.
При минимальном коэффициенте неоднородности смеси Vc=5,16% силы, воздействующие на компоненты в процессе смешивания от рабочих органов, будут находится в балансе, одновременно достаточного объема загрузки и частоты вращения. При этом не будет возникать недостаточно перемешанных участков материала или наоборот не будет прослеживаться избыток времени или частоты вращения приводящий к появлению сегрегации и как следствие ухудшению конечного качества смешивания.
Значение Vc=f(n)представлено на рисунке 4.20. при значении коэффициента загрузки и времени ψ=50% и t=50 c максимальные показатели коэффициента
неоднородности при заданном шаге рабочих органов s=37мм, сначала снижаются с Vc= 12,11% до VC=6,43%, а затем возрастают. Такой результат вызван тем что при увеличении частоты вращения интенсифицируется процесс смешивания и компоненты быстрее перераспределяются в общем объеме корпуса.
Рисунок 4.20. Графики зависимости q=f(n)при ψ=50% и t=50 c
В диапазоне частот двигателя от 240-300 об/мин и шаге установки стержней s=29 мм, s=33 и s=37 мм, наблюдается небольшое увеличение коэффициента однородности. Данное явление объясняется тем, что при заданном значении времени увеличение частоты вращения приводит к избыточному смешиванию и появлению сегрегации.
Таким образом выходит, что наилучший показатель коэффициента неоднородности VC=4,75% достигается при работе машины с значением параметра времени n=180 об/мин и шаге стержней s=29 мм.На рисунке 4.21 представлена зависимость Vc=f(s),где на всем протяжении график возрастает. Максимальное значение коэффициента неоднородности Vc=8,13% установлено при значении шага стержней равном s=37 мм.
С увеличением шага рабочих органов происходит увеличение коэффициента неоднородности с 3,19% до 4,7% при значении коэффициента загрузки ψ=60%. Такое изменение объясняется тем, что при среднем значении частоты вращения происходит равномерный во времени процесс перемещения компонентов при
отсутствии избыточного смешивания. При этом циркуляция материала происходит так же равномерно, по всему объему благодаря достаточному количеству рабочих органов смесителя.
Рисунок 4.21. Графики зависимости Vc=f(s)при t=50 c и и=180 об/мин
На рисунке 4.22 показана зависимость Vc=f(s),где на всем протяжении график имеет возрастающий характер.
Рисунок 4.22. Графики зависимости Vc=f(s)при ^=50% и и=180 об/мин
В данном случае при установке максимального шага стержней и низких показателях времени смешивания наблюдается процесс ухудшения качества смеси,
как и при установке шага рабочих органов 5=37 мм и минимально времени смешивания t=40с наблюдается улучшение качества смешивания. При таком времени смешивания общий показатель коэффициента неоднородности показывает самый лучший результат Vc=6,01%при фиксированных показателях частоты и объеме загрузки. Увеличивая количество рабочих органов до s=37 мм при времени смешивания равном t=60 c качество смеси начинает ухудшаться с Vc=1,81% до 6,93%, в связи с тем, что уменьшение количества рабочих органов приводит к менее равномерному перераспределению частиц материала в корпусе смесителя.
На рисунке 4.23 показана зависимость Vc= f(t),где наблюдается убывание графика. Данный факт объясняется тем, что с увеличением времени смешивания смесь достигает более качественного состояния.
Рис.4.23 Графики зависимости Vc=f(t)при и=180 об/мин и s=33 мм.
При этом при малой загрузке смесителя ψ=40% показатели неоднородности смеси самые высокие поскольку при постоянной частоте увеличивая время мы получаем избыточное смешивание и начало сегрегации. Тем не менее в интервале времени t=60-70 c наблюдается достаточно хорошие показатели коэффициента неоднородности смеси Vc=5,18% при загрузке ψ=40%, Vc=4,19% при загрузке ψ=50%, Vc=3,8% при загрузке ψ=60%. Можно сделать вывод что при заданных
параметрах частоты вращения и количестве рабочих органов данный временной интервал является наиболее оптимальным по качеству приготовляемой смеси.
4.5.