Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Седуш Віктор Сергійович
УДОСКОНАЛЕННЯ КОНСТРУКЦІЇ АЕРАЦІЙНОГО
ЖИВИЛЬНИКА ДЛЯ ІНЖЕКЦІЙНИХ СИСТЕМ ОБРОБКИ
МЕТАЛУРГІЙНИХ РОЗПЛАВІВ
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана на кафедрі механічного обладнання заводів чорної металургії Донецького національного технічного університету Міністерства освіти і науки України.
Науковий керівник:
кандидат технічних наук, старший науковий співробітник Лифенко Микола Трохимович, Донецький національний технічний університет, доцент кафедри металургійного обладнання заводів чорної металургії (м. Донецьк).
Офіційні опоненти:
доктор технічних наук, старший науковий співробітник Богдан Кім Степанович, Фізико-технологічний інститут металів і сплавів НАН України, старший науковий співробітник відділу автоматизації
(м. Київ).
кандидат технічних наук, професор Усачов Володимир Петрович, Національна металургійна академія України, професор кафедри “Машини та агрегати металургійного виробництва”
(м. Дніпропетровськ).
Провідна установа:
Донбаська державна машинобудівна академія Міністерства освіти і науки України, кафедра “Автоматизовані металургійні машини та обладнання” (м. Краматорськ).
Захист відбудеться “”лютого 2005 р. о 12 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д11.052.01 у Донецьком національному технічному університеті (83000, м. Донецьк, вул. Артема, 58, I навчальний корпус, БАЗ).
З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Донецького національного технічного університету, м. Донецьк, вул. Артема, 58, II навчальний корпус.
Автореферат розісланий “”січня 2005 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради Д11.052.01
доктор технічних наук, професор В.І. Алімов
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність роботи. Одним з найбільш економічних способів підвищення якості продукції в умовах металургійного виробництва є позапічна обробка розплавленого металу, під час якої деякі технологічні операції його рафінування виносяться з основного металургійного агрегату у ківш або іншу ємкість для металу. Позапічна обробка за умов правильної її організації має значні переваги в порівнянні з доводкою металу в основному металургійному агрегаті.
Для проведення позапічної обробки металургійних розплавів порошковими реагентами широко використовують інжекційні системи, обладнані пневмотранспортними установками для інжектування (уведення) реагентів в розплав газом. Основним вузлом, який визначає техніко-економічні показники роботи пневмотранспортної установки, є живильник матеріалів. Він повинен задовольняти наступним основним вимогам: забезпечувати високу точність дозування порошків та рівномірність подачі їх пневмотранспортним трубопроводом в продувний пристрій, а також мати широкий діапазон регулювання продуктивності. Виконання цих вимог особливо актуально, якщо живильник працює у складі пневмотранспортної установки для інжектування в розплав суміші декількох порошків з їх регульованим співвідношенням.
Сучасні пневмотранспортні установки інжекційних систем обладнуються пневмомеханічними або пневматичними живильниками. Пневмомеханічні живильники забезпечують необхідну точність дозування порошків та регулювання їх витрати в широких межах, однак вони вельми громіздкі та конструктивно складні, а наявність в них робочих органів, що обертаються, знижує безвідмовність в експлуатаціі. Цих недоліків позбавлені пневматичні живильники аераційного типу, які в порівнянні з пневмомеханічними живильниками мають недостатні точність дозування порошків та рівномірність видачі їх в продувний пристрій. Тому удосконалення конструкції аераційного живильника в напрямку підвищення точності дозування порошків та рівномірності їх видачі в продувний пристрій дозволить отримати значну економію порошкових реагентів та створити надійну в експлуатаціі пневмотранспортну установку для інжекційної системи.
Розробкою конструкцій аераційних живильників та їх дослідженням займалось багато вітчизняних і закордонних вчених (Віхлєвщук В.А., Ярмаль А.А., Кузнєцов Ю.М., Дж.Х.Янг, А.Фрайсмут, Х.Хорнберг та інші). Проте на сьогоднішній день відсутні аераційні живильники, що задовольняють вимогам сучасної інжекційної системи, а їх розрахунок здійснюється за допомогою напівемпіричних залежностей, які отримані у результаті експериментальних досліджень. Тому удосконалення конструкції аераційного живильника та розвиток теоретичних основ його розрахунку є актуальною науковою задачею.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. У диссертаціі використані результати НДР № Н16-99, виконаної в ДонНТУ при безпосередній участі автора.
Мета і задачі дослідження. Метою роботи є розвиток теоретичних основ розрахунку та удосконалення конструкції аераційного живильника пневмотранспортних установок інжекційних систем, що застосовуються для обробки металургійних розплавів.
Для досягнення зазначеної мети в роботі необхідно було вирішити наступні задачі:
Об’єкт дослідження. Аераційний живильник порошкових матеріалів для обробки металургійних розплавів.
Предмет дослідження. Параметри процесу дозування та видачі матеріалів живильником.
Методи дослідження. У роботі використовувалися теоретичні та експериментальні методи досліджень, такі як: теоретичне дослідження процесу витікання газопорошкових сумішей із отворів і процесу взаємодії струменя робочого газу з порошком у камері інжектування живильника на підставі положень газової динаміки і завислого пневмотранспорту; фізичні методи під час лабораторних досліджень живильника з використанням тензометріі в комплексі з аналого-цифровим перетворювачем (АЦП) та ЕОМ; методи математичної статистики та засоби обчислювальної техніки для обробки експериментальних даних.
Наукова новизна одержаних результатів.
1. Вперше установлено аналітичну залежність площі дозувального отвору в функції точності дозування щодо процесу витікання газопорошкової суміші через отвори у вертикальній стінці бункеру. Це дозволило отримувати для обробки металургійних розплавів суміші порошкових реагентів з точнiстю співвідношення між компонентами 1-1,5%.
. На основі теоретичних досліджень процесу взаємодії горизонтального осесиметричного струменя робочого газу з порошком в приймальній камері інжектора, вперше отримана аналітична залежність для визначення відстані від зрізу сопла робочого газу до початку камери змішування інжектора, при якому забезпечується рівномірна (без пульсацій) видача порошкових реагентів в пневмотранспортний трубопровід в діапазоні продуктивності живильника від мінімального до максимального значення.
3. Установлено закономiрнiсть взаємодії горизонтального осесиметричного струменя робочого газу з порошком в інжекційній камері аераційного живильника, яка полягає у тому, що під час роботи живильника приєднання порошку до струменя робочого газу відбувається в прикордонному шарі струменя, кут розкриття якого становить 402 градуси.
Практичне значення отриманих результатів.
Особистий внесок здобувача. Основні результати роботи отримані автором самостійно. У наукових роботах, які опубліковані за темою дисертації у співавторстві, автору належить: [1] –розробка та дослідження лабораторного зразка живильника; [2] –обробка результатів експериментальних досліджень.
Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи доповідалися на двох міжнародних науково-технічних конференціях: “Прогресивні технології безперервної розливки сталі: ХХI сторіччя”, Донецьк, 28-30 травня 2002 р.; “Проблеми механіки гірничо-металургійного комплексу”, Дніпропетровськ, 25-28 травня 2004 р., а також на розширеному засіданні кафедри “Механічне обладнання заводів чорної металургії” Донецького національного технічного університету.
Публікації. За результатами роботи опубліковано 5 статей та отримано один патент України.
Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається з вступу, п’яти розділів, загальних висновків, списку використаних джерел з 98 найменувань та додатків. Робота викладена на 149 сторінках, містить 34 рисунка, 9 таблиць та 3 додатки на 5 сторінках.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
В першому розділі виконано аналіз існуючих конструкцій живильників порошкових матеріалів у складі пневмотранспортних установок (ПТУ) інжекційних систем обробки металургійних розплавів. Для цього сформульовані вимоги, яким повинні відповідати конструкції таких живильників: забезпечувати необхідну точність дозування порошкових матеріалів та рівномірну (без пульсацій) подачу їх в продувний пристрій; забезпечувати регулювання витрати порошку у широких межах; бути простими в конструктивному виконанні та надійними в експлуатації; достатньо просто підключатися до схеми автоматичного управління інжекційною системою.
У результаті аналізу встановлено, що в ПТУ інжекційних систем обробки металургійних розплавів найбільш раціонально використовувати аераційні живильники, які прості за конструкцією, не мають елементів конструкції, що обертаються, мають невеликі габаритні розміри та використовуються для видачі порошків різного фракційного складу та ступеня рухомості. Однак існуючі конструкції аераційних живильників забезпечують недостатню (5-10%) точність дозування порошків та вельми чутливі до пульсацій тиску газу в пневмотранспортному трубопроводі, що призводить до нерівномірної видачі порошків. Це вимагає від фахівців удосконалювати конструкції живильників, або шукати альтернативні засоби інжектування (уведення) порошків в розплави.
Аналіз параметрів процесу видачі порошку через дозуючий отвір аераційного живильника дозволив встановити шляхи удосконалення його конструкції:
Другий розділ присвячено теоретичному дослідженню процесу витікання газопорошкової суміші через отвір і удосконаленню конструкції живильника.
У результаті теоретичного дослідження процесу витікання газопорош-кової суміші через отвір отримана аналітична залежність для визначення його площі, за якою забезпечується необхідна точність дозування порошку:
, (1)
де mт.min–мінімальна витрата порошку через отвір; о –витратний коефіцієнт отвору; –перепад тиску газу у шарі порошку, який відповідає мінімальній його витраті mт.min; - точність дозування порошку, %; kо–коефіцієнт, враховуючий особливості псевдозрідження порошку; т, н –відповідно істинна та насипна щільність порошку.
Також отримана система рівнянь, яка описує процес витікання газопорошкової суміші з отвору, складена стосовно до його вихідного перетину:
(2)
де mт –витрата порошку через отвір; –істинний газовміст суміші в отворі; uт2 –швидкість порошку на виході з отвору; р –тиск газу на виході з отвору; mг.о –масова витрата газу в отворі; R –газова стала; Т –абсолютна температура; dо –діаметр отвору; dе –еквівалентний діаметр частинок порошку; –коефіцієнт швидкості; ро –перепад тиску газу у отворі.
Отримана система рівнянь (2) дозволяє розрахувати витратну характеристику аераційного живильника з газодинамічним способом регулювання його продуктивності (залежності масової витрати порошку mт від масової витрати аеруючого газу mг.а), так як дозволяє встановлювати необхідну масову витрату газу на аерацію порошку, що дорівнює mг.а = mг.о + mг.з, де - масова витрата газу, необхідна для заміщення об’єму порошку, що видається з бункера з витратою mт; г.б –щільність газу у бункері.
У реальних умовах видача аерованого порошку з бункера здійснюється під час пульсацій тиску газу у дозувальному отворі, які порушують стабільність витікання та призводять до нерівномірної видачі порошку.
Тому в роботі розглянуто способи зниження пульсацій тиску газу у дозувальному отворі. Показано, що найбільш ефективним методом зниження пульсацій тиску газу є підвищення гідравлічного опору живильника. Це дозволило удосконалити конструкцію живильника шляхом введення до його складу камери інжектування (інжектора) порошку у пневмотранспортний трубопровід (рис.1).
Рис.1. Схема конструкції живильника з камерою інжектування:
1-витратний бункер; 2-аераційна камера; 3-газорозподільна решітка; 4- тру-бопроводи; 5-крани з регуляторами витрати газу; 6-запорні крани; 7- прист-рій для пневматичного завантаження матеріалу; 8-манометр; 9-порожниста гільза; 10-пневмотранспортний трубопровід; 11-виводний патрубок; 12-камера інжектування; 13-порожнистий шток; 14-сопло; 15-дозувальний отвір.
Однак обладнання живильника камерою інжектування вимагало вирішення задачі забезпечення рівномірної видачі нею порошку у пневмотранспортний трубопровід, тому що у існуючих методах розрахунку таких камер, як правило, це питання не розглядається, або надається спрощене його вирішення. Тому в роботі виконані теоретичні дослідження процесу взаємодії струменя робочого газу з порошком у камері інжектування.
Для цього складено розрахункову схему (рис.2) та отримано залежності для розрахунку діаметра газового факелу d в точці дотику його до стінки приймальної камери інжектора, а також відстань сопла до камери змішування L, за якими забезпечується рівномірна видача порошку у пневмотранспортний трубопровід в усьому діапазоні регулювання його витрати живильником:
; (3)
, (4)
де d, d–діаметри сопла робочого газу та камери змішування; u –швид-кість витікання струменя робочого газу з сопла; к –щільність газу в приймальній камері інжектора; mсм=mт+mг.о+mг.р –масова витрата суміші в перетині 3-3 камери інжектування; mг.р –масова витрата робочого газу; g –прискорення вільного падіння; W=mт/(mг.р+mг.о.) –масова концентрація порошку у суміші; –коефіцієнт тертя чистого газу об стінки камери; –відношення швидкості частинок до швидкості газу при мінімальних втратах тиску газу на тертя; –коефіцієнт тертя; uвит –швидкість витання частинок порошку у газі; , –половинні кути розкриття струменя та конфузора відповідно.
Діаметр приймальної камери інжектора D запропоновано встановлювати згідно з умовою D d, тому що в противному разі втрати енергії на тертя газопорошкової суміші об стінки камери суттєво зростають, збільшується також і абразивне стирання її стінок.
Для визначення тиску газу рк у приймальній камері інжектора було отримано наступне рівняння:
, (5)
де рн –тиск газу на початку пневмотранспортного трубопроводу; kг.р –показник адіабати для робочого газу; –коефіцієнт швидкості, враховуючий тертя газу об стінки сопла та його конструкцію (циліндричне чи конічне сопло); –коефіцієнт відновлювання тиску в дифузорі; –коефіцієнт швидкості суміші у камері змішування інжектора.
Рис.2. Схема до розрахунку інжектора.
У третьому розділі роботи наведені результати лабораторних і промислових досліджень удосконаленої конструкції живильника.
У лабораторних дослідженнях як порошок використовували кварцовий пісок (dе= 0,2 мм; т = 2670 кг/м; н = 1670 кг/м), а як газ –осушене повітря (R = 287 Дж/кгК; kг.тр=1,4; г = 18,610-6 Пас; Т = 303 К). Дослідження проводили на стенді, схема якого зображена на рис.3.
Лабораторними дослідженнями встановлено, що процес взаємодії струменя робочого газу з порошком у приймальній камері інжектора відповідає теоретичним уявам, тому що приєднання порошку до струменя робочого газу відбувається у прикордонному шарі на поверхні струменя. Кут розкриття струмини робочого газу при цьому складає 402, а рівномірна видача порошку з камери інжектування в пневмотранспортний трубопровід забезпечується при відстані зрізу сопла робочого газу від початку камери змішування, яка дорівнює 25…55 діаметрів сопла.
Дослідження діапазону регулювання продуктивності показали, що при регулюванні продуктивності живильника зміною витрати аеруючого газу він складає 1….4 (рис.4,а), причому це досягається незначними енергетичними витратами (витрата аеруючого газу складає mг.а = 0,005-0,025 кг/хв). Діапазон регулювання продуктивності живильника зміною витрати робочого (транспортуючого) газу значно вужчий та складає 1…2 (рис.4,б), а забезпечується він більш високими енергетичними витратами (витрата робочого газу складає mг.р = 0,1-0,2 кг/хв). Тому, використовуючи газодинамічний спосіб регулювання продуктивності живильника, перевагу слід віддавати регулюванню його продуктивності витратою аеруючого газу, при якому забезпечується більш широкий діапазон регулювання продуктивності з низькими енергетичними витратами. Крім цього живильник має лінійну витратну характеристику та потребує мінімальної витрати робочого газу.
Рис.3. Схема стенда для проведення лабораторних досліджень:
1 –витратомір газу; 2 –вентиль; 3 –манометр; 4 –камера інжектування; 5 - витратний бункер; 6 –розвантажувальна камера; 7 –тензометричний пристрій безперервного зважування порошку; 8 –пневмотранспортний трубопровід; 9 –виводний патрубок; 10 - аераційна камера.
Рис.4. Витратна характеристика живильника при регулюванні його продуктивності:
а - аеруючим газом; б –робочим (транспортуючим) газом (крапки - результати експериментів).
Лабораторні дослідження точності дозування та рівномірності видачі порошку живильником під час регулювання його продуктивності зміною витрати аеруючого газу у вказаному вище діапазоні дозволили встановити, що точність дозування порошків складає 1,0-1,5%, а рівномірність їх видачі підтримується на рівні 0,5%.
Промислові дослідження розробленої конструкції живильника проводилися в електросталеплавильному цеху ВАТ “Костянтинівський завод “ВТОРМЕТ”під час реалізації технології видобування міді із залізовуглецевих розплавів, зокрема з чавуну. Для цього здійснювалася продувка розплаву чавуну в індукційній печі ІСТЧ-0,2 газопорошковою сумішшю, яка містила кристалічну сірку та кальциновану соду (dэ=0,2 мм). Масове співвідношення сірки та соди в суміші складало 4:1, а концентрація її у транспортуючому газі (аргоні) - W = 12…23 кг/кг. За масою розплаву 180 кг та ступеня заповнення тигля печі розплавом, що дорівнювала 0,8, інтенсивність уведення суміші складала 1,46-2,80 кг/хв. За умов такої інтенсивності процес продувки протікав спокійно (без виплесків розплаву з печі). Це свідчить на користь того, що подача легковипарювальної порошкової суміші живильником в розплав відбувається з високою рівномірністю, бо в іншому випадку, виплески його з печі були б неминучі.
Результати лабораторних і промислових досліджень удосконаленої конструкції живильника достатньо добре співпадають з теоретичними залежностями, які описують процес витікання порошку через дозувальний отвір і взаємодію струменя робочого газу з матеріалом у камері інжектування живильника (максимальне відхилення не перевищує 20%). При цьому встановлено, що розходження розрахункових та експериментальних даних не більш 1% спостерігається за критичними умовами витікання робочого газу з сопла.
У четвертому розділі розроблено метод розрахунку аераційного живильника з камерою інжектування. В основу методу покладені аналітичні залежності, отримані у другому розділі роботи, які наведені в формі, зручній для їх чисельного вирішення з використанням ЕОМ.
Розроблений метод розрахунку дозволяє встановити геометричні розміри живильника, параметри робочого газу, а також побудувати витратну характеристику живильника. Наведено приклад розрахунку живильника для інжекційної системи, який добре погоджується з результатами експериментальних досліджень лабораторного та дослідного живильників.
У п’ятому розділі для подачі двокомпонентної суміші порошків у пневмотранспортний трубопровід запропоновано витратний бункер удосконаленої конструкції живильника розділити на дві частини та кожну з них обладнати власною аераційною камерою, а видачу порошків з аераційних камер здійснювати в одну камеру інжектування, що приєднується до пневмотранспортного трубопроводу (рис.5).
Лабораторними дослідженнями встановлено, що живильник такої конструкції дозволяє в процесі його роботи регулювати співвідношення компонентів суміші в будь-якому процентному співвідношенні, починаючи з нульової видачі одного з компонентів. Крім цього, рівномірна видача суміші з камери інжектування в пневмотранспортний трубопровід здійснюється незалежно від зміни тиску на виході з нього.
Рис.5. Схема аераційного живильника для подачі двокомпонентної суміші порошків у пневмотранспортний трубопровід:
-витратні бункери; 2-завантажувальні пристрої; 3-аераційні камери; 4-газо-розподільні решітки; 5-камера інжектування; 6-запорно-регулювальний еле-мент; 7-виводний патрубок; 8-пневмотранспортний трубопровід; 9-дозувальні отвори; 10-клапан для подачі транспортуючого газу; 11-датчики тиску; 12- відсічні клапани; 13-розвантажувальні клапани.
Візуальні спостереження та фотозйомка процесу змішування порошків (кварцового піску та феросилікомагнієвої лігатури ФСМг7) з транспортуючим газом в камері інжектування показали, що при відношенні діаметрів інжекційної камери D та дозувального отвору d (див.рис.5), що дорівнює 10, газопорошкові суміші, що витікають з дозувальних отворів, не впливають одна на одну.
Виконана оцінка економічної ефективності використання такого живильника в інжекційній системі для коректування хімічного складу та модифікування ливарного чавуну в накопичувачі вагранки. Розрахунками встановлено, що при отриманні високоміцного чавуну марки ВЧ 50-2 з ливарного ваграночного чавуну, зниження витрат на реагенти в порівнянні з їх введенням порошковим дротом з допомогою трайб-апарату складає 95500 грн/рік.
ВИСНОВКИ
1. У дисертаційній роботі на підставі отриманих нових наукових результатів теоретичних і експериментальних досліджень вирішена актуальна задача підвищення точності дозування та рівномірності видачі порошкових матеріалів аераційним живильником, що застосовується в інжекційних системах обробки металургійних розплавів.
2. Аналіз науково-технічної і патентної літератури показав, що в інжекційних системах обробки металургійних розплавів найбільш раціонально використовувати аераційні живильники, які забезпечують регульовану в широких межах видачу порошків різного ступеня рухомості та відрізняються високою надійністю в роботі. Однак такі живильники вельми чутливі до пульсацій тиску газу у пневмотранспортному трубопроводі та мають невисоку точність дозування порошків на рівні 5-10%. Для удосконалення конструкції живильника, з метою підвищення точності дозування порошків, необхідні аналітичні залежності для розрахунку параметрів процесу витікання газопорошкової суміші скрізь отвір та оцінка впливу їх на точність дозування та рівномірність видачі порошку живильником.
. Проведені теоретичні дослідження процесу витікання газопорошкової суміші крізь дозувальний отвір і встановлено вплив на нього пульсацій тиску газу за отвором. Це дозволило отримати аналітичну залежність для визначення площі дозувального отвору, за якою забезпечується необхідна точність дозування порошку та виключається вплив пульсацій тиску газу. Отримана також система рівнянь для розрахунку витратної характеристики дозувального отвору живильника.
. Удосконалена конструкція живильника за рахунок обладнання його камерою інжектування порошків у пневмотранспортний трубопровід. Наявність такої камери в живильнику суттєво знизило пульсації тиску газу за дозувальним отвором живильника та забезпечило рівномірну видачу порошку живильником у трубопровід.
. Проведені теоретичні дослідження процесу взаємодії струменя робочого газу з порошком у камері інжектування живильника та отримані аналітичні залежності для розрахунку параметрів камери, за якими забезпечується рівномірна видача порошків в пневмотранспортний трубопровід.
6. У результаті виконання лабораторних досліджень процесу взаємодії струменя робочого газу з порошком у камері інжектування встановлено, що кут розкриття струменя робочого газу складає 402, приєднання порошку до струменя робочого газу відбувається в прикордонному шарі на поверхні струменя, а його рівномірна видача з камери у пневмотранспортний трубопровід забезпечується за відстані від зрізу сопла робочого газу до початку камери змішування, яка дорівнює 25…55 діаметрів сопла.
7. Комплекс лабораторних і промислових досліджень удосконаленої конструкції живильника показав, що діапазон регулювання продуктивності живильника складає 1…4, точність дозування порошків у цьому діапазоні складає 1,0-1,5%, а рівномірність їх видачі підтримується на рівні 0,5%.
. Розроблено метод розрахунку аераційного живильника з камерою інжектування, який дозволяє за допомогою аналітичних залежностей розраховувати параметри та розміри живильника, а також його витратну характеристику за потрібної точності дозування порошку.
9. Розроблена конструкція аераційного живильника для подачі гомогенної двокомпонентної суміші порошків до загального пневмотранспортного трубопроводу з регулюванням співвідношення компонентів під час видачі. Установлено, що такий живильник забезпечує необхідну точність дозування кожного компоненту суміші та практично сталу витрату транспортуючого газу.
. Очікуваний економічний ефект від впровадження результатів дисертаційної роботи в ливарному цеху ВАТ “Донецький металопрокатний завод”складає 95500 грн/рік за рахунок різниці в сумарних питомих витратах на реагенти, які вводяться в розплав аераційним живильником у вигляді порошків і трайб-апаратом у вигляді порошкового дроту.
Основний зміст дисертації викладено в роботах:
1. Большаков В.И., Седуш В.С., Лифенко Н.Т. Увеличение точности дозирования порошковых и пылевидных материалов пневмотранспортными установками // Металлургическая и горнорудная промышленность, 2002. -№1. - С.85-87.
2. Лифенко Н.Т., Седуш В.С., Сидоренко Г.Н. Питатели для систем пневматической подачи порошковых и зернистых материалов в металлургические расплавы // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2002. - №10. - С.151-153.
. Седуш В.С. Повышение износостойкости дозирующих отверстий в аэрационных питателях порошковых и пылевидных материалов // Захист металургійних машин від поломок: Зб. наук.пр. –Маріуполь, 2003. –Вип.7. –С.158-161.
. Седуш В.С. Расчет площади дозирующего отверстия аэрационных питателей пылевидных и порошковых материалов // Прогрессивные технологии и системы машиностроения: Международный сб. научных трудов. - Донецк: ООО “Лебедь”, 2004. - Вып.27. - С.210-214.
. Седуш В.С. Определение оптимальных геометрических параметров приемной камеры аэрационных питателей пневмотранспортных установок // Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія “Металургія”. - Донецьк, ДонНТУ, 2004. - Вип.73. - С.85-89.
6. Пат. 65357 А Украïни, МКИ С 21 В 7/16, В 65 G 53/50. Живильник порошкових і пилоподібних матеріалів установки інжекційної обробки металургійних розплавів / Лифенко М.Т., Костецький Ю.В., Троянський О.А., Сєдуш В.С., Карпов В.П., Омельченко В.І. - № 2003076702; Заявл. 16.07.2003; Опубл. 15.03.2004, Бюл. № 3.
Седуш В.С. Розвиток теоретичних основ розрахунку та удосконалення конструкції аераційного живильника для інжекційних систем обробки металургійних розплавів. –Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.08 - Машини для металургійного виробництва. - Донецький національний технічний університет, Донецьк, 2005.
Дисертація присвячена підвищенню точності дозування та рівномірності видачі порошкових матеріалів аераційним живильником, який використовується в інжекційних системах обробки металургійних розплавів.
Отримана аналітична залежність для визначення площі дозувального отвору, за якою забезпечується необхідна точність дозування порошку, а також система рівнянь для розрахунку витратної характеристики живильника.
Удосконалена конструкція живильника за рахунок обладнання його камерою інжектування порошків у пневмотранспортний трубопровід. Отримані аналітичні залежності для розрахунку параметрів камери інжектування, за якими забезпечується рівномірна видача порошків у пневмотранспортний трубопровід.
Дослідження удосконаленої конструкції живильника показали, що діапазон регулювання продуктивності живильника складає 1…4, точність дозування порошків в цьому діапазоні складає 1,0-1,5%, а рівномірність їх видачі підтримується на рівні 0,5%.
Розроблена конструкція аераційного живильника для подачі гомогенної двокомпонентної суміші порошків до загального пневмотранспортного трубопроводу з регулюванням співвідношення компонентів під час видачі. Установлено, що такий живильник забезпечує необхідну точність дозування кожного компонента суміші та практично сталу витрату транспортуючого газу.
Ключові слова: живильник аераційний, матеріал порошковий, точність дозування, рівномірність видачі, камера інжектування, суміш гомогенна.
Седуш В.С. Развитие теоретических основ расчета и совершенствование конструкции аэрационного питателя для инжекционных систем обработки металлургических расплавов. –Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.08 - Машины для металлургического производства. - Донецкий национальный технический университет, Донецк, 2005.
Диссертация посвящена повышению точности дозирования и равномерности выдачи порошковых материалов аэрационным питателем, применяемым в инжекционных системах обработки металлургических расплавов.
Анализ существующих инжекционных систем обработки металлургических расплавов показал преимущества использования в их составе аэрационных питателей, которые обеспечивают регулируемую в широких пределах выдачу порошков различной степени подвижности и отличаются высокой надежностью в работе. Однако такие питатели весьма чувствительны к пульсациям давления газа в пневмотранспортном трубопроводе и обладают невысокой точностью дозирования порошков на уровне 5-10%.
Для совершенствования конструкции питателя, с целью повышения точности дозирования порошков, необходимы аналитические зависимости для расчета параметров процесса истечения газопорошковой смеси через отверстие и оценка влияния их на точность дозирования и равномерность выдачи порошка питателем.
Получена аналитическая зависимость для определения площади дозирующего отверстия, при которой обеспечивается необходимая точность дозирования порошка.
Получена система уравнений для расчета расходной характеристики дозирующего отверстия питателя, которая учитывает неравенство скоростей порошка и газа в дозирующем отверстии.
Рассмотрены способы снижения пульсаций давления газа на дозирующем отверстии питателя. Показано, что наиболее действенным методом подавления пульсаций давления газа является повышение гидравлического сопротивления питателя. Это позволило усовершенствовать конструкцию питателя, за счет снабжения его камерой инжектирования порошков в пневмотранспортный трубопровод.
Получены аналитические зависимости для расчета параметров камеры инжектирования, при которых обеспечивается равномерная выдача порошков в пневмотранспортный трубопровод.
Лабораторные исследования процесса взаимодействия струи рабочего газа с порошком в камере инжектирования позволили установить, что угол раскрытия струи рабочего газа составляет 402, присоединение порошка к струе рабочего газа происходит в пограничном слое на поверхности струи, а его равномерная выдача из камеры в пневмотранспортный трубопровод обеспечивается при расстоянии сопла рабочего газа от камеры смешения равном 25…55 диаметров сопла.
Установлено, что диапазон регулирования производительности питателя составляет 1…4, точность дозирования порошков в этом диапазоне составляет 1,0-1,5%, а равномерность их выдачи поддерживается на уровне 0,5%.
Разработан метод расчета аэрационного питателя с камерой инжектирования, позволяющий с помощью аналитических зависимостей рассчитать параметры и размеры питателя, а также его рабочую характеристику при требуемой точности дозирования порошка.
Разработана конструкция аэрационного питателя для подачи гомогенной двухкомпонентной смеси порошков на общий пневмотранспортный трубопровод с регулированием соотношения компонентов при выдаче. Установлено, что такой питатель обеспечивает требуемую точность дозирования каждого компонента смеси и практически постоянный расход транспортирующего газа.
Ключевые слова: питатель аэрационный, материал порошковый, точность дозирования, равномерность выдачи, камера инжектирования, гомогенная смесь.
Sedush V.S. Development of theoretical bases of account and perfecting construction of a aeration feeder for injected systems of processing of metallurgical melts. - Manuscript.
Thesis on competition of a scientific degree of the candidate of engineering science on a speciality 05.05.08 - Machine for metallurgical production. - Donetsk national technical university, Donetsk, 2005.
The thesis is devoted to increase of an precision of dosage and uniformity of issue of powder materials by aeration feeder, used in injected systems of processing of metallurgical melts.
The analytical dependence for definition of square of dosing of an orifice is obtained, for want of with which the necessary precision of dosage of a powder, and also set of equations for account of consumption performance of dosing orifice of feeder is ensured.
The construction of feeder is advanced at the expense of supply it by the injection camera of powders in the pneumotransport pipeline. Are obtained of analytical dependence for account of parameters of the injection camera, for want of which the issue of powders in the pneumotransport pipeline is ensured uniform. The researches of an inproved construction of feeder have shown, that the control band of feeder productivity makes 1…4, the precision of dosage of powders in this range makes 1,0-1,5 %, and the uniform of their issue is supported at a level 0,5 %.
The construction of aeration feeder for submission of a homogeneous bicomponent mixture of powders on the common pneumotransport pipeline with regulation of components ratio for want of to issue is developed. Is established, that such feeder is ensured a required precision of dosage each with a component of a mixture and practically constant consumption of transporting gas.