Вібраційна техніка

Вібраційна техніка, використовується в хім. технології для здійснення і інтенсифікації виробництв. процесів, підвищення кач-ва продукції. Ср-ва В. т. - апарати, машини та ін пристрої, виконавчі органи к-яких схильні навмисною вібрації з частотою від 10 Гц до 10 кГц (кінематіч., відцентровий, електромагніт., гідравлічний. та ін вібровозбудітелі) або до 3 МГц (ультразвуковий, магнітострикційні і пьезоелектріч. вібровозбудітелі).

віброобробки одно-і багатофазних середовищ обумовлена можливістю використання різних фізичних. ефектів, які виникають під дією вібрації. Осн. ефекти: зменшення мех. опору матеріалів при переміщенні щодо вібруючої пов-сті, дисипативні тепловиділення, створення певних форм відносного руху фаз. Зниження зовн. тертя дозволяє транспортувати сипкі і в'язкі матеріали, інтенсифікувати їх переробку. Завдяки дисипативних виділень теплоти забезпечується висока однорідність температурних полів, напр. при обробці полімерних матеріалів у екструдери. При відповідних видах руху однієї фази відносно іншої в одних випадках частки дисперсних систем (сипучих матеріалів, паст, суспензій, емульсій) направлено переміщуються, підвищується насипна щільність і полегшується регулярна укладання частинок матеріалу (багатокомпонентне дозування) і т.д., в інших - через кращого подрібнення дисперсної фази збільшується пов-сть контакту фаз і прискорюється їх перемішування, в результаті періодичн. порушення контактів частинок між собою матеріал розпушується і починає посилено циркулювати (віброкіпеніе) і т. п. У ряді випадків розл. процеси під вібраційним впливом відбуваються більш ефективно при використанні ПАР (напр., віброущільнення сипучих матеріалів при введенні в нього добавок олеат Na).

Під впливом вібрації перебудовуються і руйнуються структурні зв'язки в багатьох аморфних матеріалах, напр. в полімерах, які знаходяться у в'язкотекучий стані. При цьому прискорюються хутро. релаксація (тіксотропних зниження в'язкості і пружності) і механодеструкція (часткове зменшення мовляв. маси) макромолекул. У результаті полегшується, напр., віброформованіе полімерів (скорочується час переробки, знижуються робочий тиск і витрата енергії), підвищується кач-во виробів. При накладанні на стаціонарну деформацію зсуву низькочастотних коливань виникає ефект т. з. реологіч. нелінійності - збільшується швидкість течії полімерного матеріалу (наприклад, при вибропрессовании порошків) і т.д.

Апарати і машини, що реалізують вібраційний вплив на матеріал, являють собою, як правило, оригінальне обладнання, а в окремих випадках - типове, забезпечене спец. пристроями, к-рие забезпечують генерування вібрацій і передачу їх виконавчим органам.

В конвеєрах і живильника сипучі, кускові матеріали за прямими лотків переміщуються в горизонтальному (зазвичай до 50 м) і похилому (кут підйому до 60 °) напрямках, по гвинтовому лотку - у вертикальному (до 12 м). Переміщення матеріалів досягається повідомленням лотків вібрацій, к-рие створюються збудниками спрямованої дії (напр., дебалансним), і може поєднуватися з сушінням, гранулюванням, класифікацією або ін технол. обробкою.

В вібраційних дробарки (інерційних конусних, ударно-вібраційних щокові і т.д.) ступінь помелу горнохім. сировини і різних хім. продуктів у неск. раз більше, ніж у звичайних Дробарки. В ін подрібнювача (млинах) використовують кінематіч. або дебалансние вібровозбудітелі, під впливом яких брало мелють тіла (кулі) ударом і стирання подрібнюють матеріал від великих шматків до частинок розміром 1-5 мкм.

В гуркіт (інерційних, ексцентрикових, електромагнітних) робочі органи - сита або грати - жорстко зміцнені в рухомому коробі, к-рий змонтований або підвішений на ресорах (пружинах). При повідомленні сітам вібрації зерна або шматки дисперсної середовища не тільки переміщаються, а й добре перемішуються, що дозволяє ефективно розділяти сипучі, кускові матеріали.

В бункерах вібровозбудітелі встановлюють безпосередньо на корпусах агрегатів так, щоб частота, амплітуда і напрям вібрації знаходилися в певному співвідношенні. Завдяки цьому знижується коеф. зовн. тертя, що дозволяє усувати зависання і сводообразованіе матеріалів, прискорює їх закінчення.

Установкою в змішувачах спец. пристроїв, вібруючих з великою частотою (валкові і ливарні машини, вальцевий преси, екструдери та ін), досягаються необхідна циркуляція сипучих матеріалів, інтенсивність перемішування і висока однорідність сумішей. Високоефективні червячно-осціллірующімі змішувачі - машини, в яких обертальний рух черв'яка поєднується з циклічним подовжнім зворотно-поступальним рухом.

В центрифугах з осьовим вібрацією ротора остання накладається на його обертальний рух, що забезпечує необхідні швидкість переміщення в роторі осаду, ступінь обезводнення і полегшує його розвантаження. У центрифугах з крутильних коливань ротора прискорюється відцентрова фільтрація і поліпшується відділення твердих частинок від рідини. У фільтрах суспензія подається під вібруючу фільтрувальний перегородку, розташовану горизонтально. При цьому фільтрат проходить крізь її пори, напр. знизу вгору, а тверді частинки під впливом вібрації відкидаються від неї, не проникаючи в пори, і накопичуються під перегородкою, що полегшує з'їм осаду.

В вібраційних тепло-і масообмінних апаратах (гетерогенні реактори, теплообмінники, екстрактори, сушарки з киплячим шаром, абсорбери, кристалізатора і т.д.), на відміну від апаратів в традиційному виконанні, застосовують насадку, вібруючу, як правило, в осьовому напрямку. Вібровозбудітелі (кінематіч. або електромагнітний) забезпечують варіацію параметрів вібрації, що дозволяє коригувати режим роботи обладнання. Переваги цих апаратів: низькі уд. капіталовкладення та експлуатаційні витрати, висока продуктивність. Так, у екстрактора вібраційного дії в порівнянні зі звичайними апаратами металоємність зменшується в 1,2-3,0 рази, витрата енергії - в 1,5-3,0 рази.

Список літератури

Басов Н.І., Любартовіч С.А., Любартовіч В.А., Віброформованіе полімерів, Л., 1979;

Вібраційні масообмінних апарати, М., 1980;

Вібрації в техніці. Справочник, т. 4, під ред. Е.Е. Лавендела, М., 1981;

Варсанофій В. Д., Кольман-Іванов Е. Е., Вібраційна техніка в хімічній промисловості, М., 1985.

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.xumuk.ru/