Scientific journal
International Journal of Applied and fundamental research
ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,593

ON THE QUESTION STUDIES OF THE VOLUME APPARATUS WITH A MAGNETO LIQUEFIED LAYER

Bezzubtseva M.M. 1 Volkov V.S. 1
1 St.-Peterburg agrarian university
1143 KB
Carrying out mechanical activation in magneto liquefied layer allows to intensify the process and improve its energy efficiency. There are a variety of devices to allow mechanical activation in magneto liquefied layer. The most effective of these are vehicles in which to create the dispersing force is used constant in sign and magnitude variable electromagnetic field. The main advantage of MLL is a uniform distribution of power loads. Magneto liquefied layer in the EMMA created using two streams of energy: the energy constant of the electromagnetic field and the energy coming from the drive motor. Found that the that the grinding process is at maximum efficiency and optimum product quality at certain values of the coefficient of volume filling.
magneto liquefied layer
coefficient of volume filling
electromagnetic mechanical activator

Механоактивация – это повышение химической активности твердых веществ, путем их измельчения в ударном, ударно-истирающем или истирающем режимах, которое приводит к накоплению структурных дефектов, увеличению кривизны поверхности, фазовым превращениям и даже аморфизации кристаллов. Механоактивация происходит, когда скорость накопления дефектов превышает скорость, их исчезновения. Проведение механоактивации в магнитоожиженном слое позволяет интенсифицировать процесс и повысить его энергоэффективность.

Существуют различные устройства позволяющие осуществлять механоактивацию в магнитоожиженном слое [4, 8, 9, 10]. Наиболее эффективными из них являются аппараты, в которых для создания диспергирующего усилия используется постоянное по знаку и регулируемое по величине электромагнитное поле [7, 8]. К таким аппаратам относятся электромагнитные механоактиваторы – ЭММА [3, 7]. Аппараты данного типа перспективны для использования в шоколадном производстве [1, 2, 3, 4, 5]. В настоящее время разработан инновационный ЭММА (рис. 1), позволяющий осуществлять гомогенное перемешивание, тонкое и сверхтонкое измельчение, а также активацию продуктов различного целевого назначения.

bezzub2.tif

Рис. 1. Электромагнитный механоактиватор (А.с. № 1457881): 1 – емкость; 2, 3 – загрузочный и разгрузочный патрубок; 4 – измельчающие ферромагнитные элементы; 5, 6 – постоянные электромагниты; 7, 8 – регулируемые токовые обмотки управления; 9 – вал; 10 – перегородки; 11 – щетки-контакты

По результатам проведенных на экспериментальной установке исследований наблюдалась зависимость магнитных характеристик аппарата от коэффициента объемного заполнения рабочего объема [5, 6]. В настоящее время нет единого объективного подхода к определению степени заполнения объема рабочего зазора тем или иным заполнителем. В этой связи необходимость проведения исследований в этой области не вызывают сомнений при рассмотрении ряда эмпирических формул, характеризующих величину силы взаимодействия между ведущей и ведомой частями ЭММА при различных значениях индукции Bδ в их рабочих зазорах. При различном заполнении (концентрации) рабочего зазора ферромагнитным заполнителем величина удельного усилия сдвига τ или f, определенные по формулам bez01.wmfи bez02.wmf (здесь KV – коэффициент объемного заполнения магнитной средой; χ или fB – постоянный коэффициент, зависящий от концентрации смеси, величины рабочего зазора и свойств ферромагнитной составляющей, кгм/см2кгс), при прочих равных условиях будут различными. Поэтому весьма важно однозначно охарактеризовать степень заполнения рабочего зазора заполнителем и, в частности, его ферромагнитной составляющей (магнитоожиженным слоем). В настоящее время на практике используют формулу зависимости средней магнитной проницаемости заполнителя от концентрации магнитной проницаемости магнитодиэлектрика bez03.wmf (здесь µ – значение магнитной проницаемости ферромагнитного заполнителя), которая дает ошибку (по сравнению с экспериментом) при KV = 0,5 более 50 %. Насыпной вес заполнителя – это вес его единичного объема, не изменяющегося при его свободной утряске. Такой подход к определению связи между весом и объемом, заполняемым частицами заполнителя, является необъективным и вносит ошибку субъективного характера в определение величины коэффициента KV экспериментатором.

Выявлено, что коэффициент заполнения объема рабочего аппаратов с магнитоожиженным слоем наиболее достоверно определять по формуле:

bez04.wmf, (*)

где Vзап – объем заполнителя (ферроэлементов магнитоожиженного слоя); VРЗ – объем рабочего объема.

В этом случае значение коэффициента заполнения объема рабочего аппаратов магнитоожиженным слоем не зависит от субъективных действий экспериментатора.

На рис. 2 представлена статистическая зависимость магнитной проницаемости ферромагнитного заполнителя рабочего объема µδ от индукции Bδ в зазоре при коэффициентах объемного заполнения KVзап, вычисленных по формуле (*).

bezzub1.tif

Рис. 2. Зависимость проницаемости наполнителя µδ от индукции Bδ при различных коэффициентах объемного заполнения KVзап

 

Представленная зависимость использована в проектных расчетах типовых рядов ЭММА в программном комплексе ANSYS [7]. В результате исследований установлена адекватность математических моделей для определения коэффициента объемного заполнения рабочего объема ЭММА ферроэлементами магнитоожиженного слоя реальным процессам механоактивации продуктов шоколадного производства.