Расчет бисерной мельницы при помощи универсальной программы в среде SigmaPlot

Страницы работы

Содержание работы

5.4 Расчет бисерной мельницы

Расчеты осуществляются в соответствии с алгоритмом [Индейкин Е.А., Лейбзон Л.Н., Толмачев И.А. Пигментирование лакокрасочных материалов. – Л.: Химия, 1986. – 160 с.], при помощи универсальной программы в среде SigmaPlot.

Для расчета параметров бисерной мельницы имеют существенное значение реологические и теплофизические характеристики диспергируемой среды. Поэтому целесообразно определить значения плотности (кг/м3),  теплоемкости (кДж/кг*К) и вязкости (Па*с) пасты. Первые 2 параметра могут быть рассчитаны, предполагая выполнение следующих зависимостей:

(5.4.1)

(5.4.2)

где: n – количество компонентов суспензии; mi – масса каждого компонента, согласно загрузочной рецептуре; ri и Cpi – значения плотности и удельной теплоемкости каждого компонента суспензии.

Указанные параметры были рассчитаны при помощи выполнения математического преобразования “pasta.xfm” (последовательное выполнение операций “math”, “transforms...”, “open”, “pasta.xfm”, “execute”), после предварительного заполнения колонок 9, 10 и 11 (процентное содержание, значения плотности и теплоемкости компонентов, соответственно). В ячейке 8,1 указывается количество компонентов суспензии. Выполнение преобразования с телом программы, приведенном в таблице 1, автоматически заносит значения плотности и теплоемкости пасты в ячейку 2,2 и 2,11.

Табл. 5.4.1 Синтаксис программы Pasta.xfm и соответствие расчетным формулам

Тело программы

Формула

for i=1 to cell(8,1) do

cell(12,i+1)=cell(9,i+1)*10/cell(10,i+1)

cell(13,i+1)=cell(9,i+1)*cell(11,i+1)

end for

x={col(12)}

cell(2,2)=1000/total(x)

(5.4.1)

y={col(13)}

cell(2,11)=total(y)/100

(5.4.2)

Наиболее сложным вопросом является определение коэффициента  вязкости пасты, поскольку это значение зависит не только от исходного соотношения и индивидуальных свойств компонентов суспензии, но и от изменяющихся значений степени дисперсности и температуры пасты в процессе диспергирования. Следует учитывать, что увеличение степени дисперсности сопровождается ростом вязкости, тогда как повышение температуры приводит к обратному эффекту. Очевидно, что для определения реальных усредненных значений необходимо детальное изучение влияния этих двух факторов на коэффициент вязкости, что может быть сделано только в лабораторных условиях. Для ориентировочных расчетов можно воспользоваться следующим подходом. Зная объемную концентрацию пигмента в растворе пленкообразующего и предполагая, что увеличение коэффициента вязкости в процессе диспергирования компенсируется ее снижением за счет роста температуры, можно воспользоваться существующими концентрационными зависимостями коэффициента вязкости для некоторых типов паст пигментов. Другой способ заключается в использовании эмпирического уравнения:

h [Па*с] = h [ВЗ-4]*7.96*10-3 – 0.1

(5.4.3)

где: h [ВЗ-4] - исходная вязкость пасты  в сек, определенная на воронке ВЗ-246 с диаметром сопла 4 мм. Значение коэффициента вязкости заносятся в ячейку 2,3.

Далее осуществляется геометрический расчет посредством ввода данных в колонку 2 в соответствии с обозначениями, приведенными в таблице.

Таблица 5.4.2 Обозначение ячеек и данные, вводимые в программу 

Ячейка

Обозначение

Характеристика параметра

Значение

cell(2,1)

V [L]

Объем стакана мельницы, л

140.0000

cell(2,2)*

Ro [kg/m3]

Плотность пасты, кг/м3

1694.5218

cell(2,3)

Nu [Pa*s]

Вязкость пасты, Па*с

0.5000

cell(2,4)

r0 [mkm]

Начальная степень дисперсности, мкм

150.0000

cell(2,5)

rk [mkm]

Конечная степень дисперсности, мкм

40.0000

cell(2,6)

db [mm]

Диаметр бисера, мм

3.0000

cell(2,7)

Rob[kg/m3]

Плотность материала бисера, кг/м3

2800.0000

cell(2,8)

fi=Vb/Vp

Объемное соотношение бисера и пасты

1.0000

cell(2,9)

Tpn [C]

Температура пасты на входе, С

20.0000

cell(2,10)

Tpk [C]

Температура пасты на выходе, С

40.0000

cell(2,11)*

Cpp[kJ/kg*K]

Теплоемкость пасты, кДж/кг*град

1.3663

cell(2,12)

Twn [C]

Температура воды на входе, С

18.0000

cell(2,13)

Twk [C]

Температура воды на выходе, С

30.0000

* - ячейки заполняются автоматически после выполнения преобразования pasta.xfm.

Геометрический расчет включает в себя определение параметров стакана и вала с дисками (рис.1):



Рис.5.4.1 Схематическое устройство бисерной мельницы и основные геометрические размеры

Для определения ориентировочных значений геометрических параметров достаточно знания только объема стакана. Так, учитывая, что высота стакана определяется как H=4D, значение диаметра определяется:

D = (V / p)1/3

(5.4.4)

где: V – объем стакана.

Тогда высота стакана:

H = 4*D

(5.4.5)

Диаметр дисков определяется в соответствии с формулой:

dm = D0.99[1 – lg(D-100) / 180]

(5.4.5)

Похожие материалы

Информация о работе