Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук 2

В третьей главе Глава III Формирование математической модели функционирования ГДД. 3.1. Задачи и принципы формализации процесса газодинамического диспергирования материалов. 3.2. Структуризация системы газодинамического диспергирования. nike air max 95 3.3. Разработка формального описания подсистем. 3.4. Проверка адекватности модели.

Основное содержание работы

Введение

Интерес к исследованию процессов измельчения в струях газового энергоносителя. обусловлен развитием технологий, с применением тонкомолотых материалов горнорудной, химической, металлургической, машиностроительной, пищевой промышленностях, (процессы обогащения руд черных и цветных металлов, подготовка угля к сжиганию, газификация угля, проведение химических реакций, получение кондитерских изделий и пищевых добавок, подготовка сырья в спиртовой технологии… ), а также в сельском хозяйстве (производство удобрений, комбикормов) и в медицине ( ), в последние годы усилило интерес к этой проблеме. Adidas Superstar Тенденция к уменьшению крупности помола является повсеместной и сейчас считается вполне обоснованным развивать технологии, перерабатывающие высокодисперсные материалы с крупностью частиц порядка нескольких микрон. При струйном (газодинамическом) диспергировании измельчаемый (исходный) материал вводится в разнонаправленные газовые струи, где ускоряется и, после столкновения гетерогеных струй, транспортируется в зону классификации. Разделенные на фракции частицы заданной крупности выводятся из процесса, а недоизмельченные – возвращаются на повторный цикл. Представляя альтернативу металлоемким, малоэффективным шаровым, вибрационным, молотковым и другим измельчительным установкам, использующим в качестве рабочего тела твердые мелющие тела, струйные мельницы (газодинамические дезинтеграторы) начинают завоевывать прочные позиции в технологиях характеризующихся высокими требованиями к дисперсности и чистоте перерабатываемого материала, а также к его структурным и химическим свойствам. Одновременно с этим, благодаря имющейся возможности варьировать параметрами рабочего тела – газового энергоносителя (температурой, давлением, скоростью), а также химическим его составом, существенно расширяются технологические области их применения и перечень измельчаемых в струях газа материалов. Исторически струйное измельчение получило развитие с момента становления теории газов, изложенной Больцманом в «Лекциях по теории газов», изданных в период 1896 – 1898 гг. С момента появления первых струйных мельниц физические, в том числе и газодинамические, аспекты данного метода развивались параллельно с разработкой техники и технологии струйного измельчения материалов (Пешков, М.Л. Кисельгоф, Й. Мори, Г. Шлауг, В. И. Акунов, В.И. Горобец, Л.Ж. Горобец). Основные направления решения научных и технических проблем струйного измельчения связаны, в основном, с разработкой конструкций струйных мельниц ( ) и очень мало — с исследованием физико-механической и термодинамической его структур. Анализ известных отечественных и зарубежных публикаций за последние 5 – 7 лет позволяет сделать выводы о том, что развитие способов струйного измельчения и конструкций газодинамических дезинтеграторов, оснащенных системами автоматического контроля и управления режимными параметрами технологического процесса, а также возможность реализации возрастающих требований к свойствам измельченного продукта и расширения перечня обрабатываемых материалов слабо связаны с фундаментальными исследованиями дисперсных систем, направленных на изучение потенциальных возможностей и результатов обработки порошковых материалов в струях газа, а также результатов применения получаемых материалов в конкретных технологиях. Значительные успехи в исследовании механики гетерогенных сред, достигнутые за последние 20 лет, еще не оказали определяющего влияния на развитие инженерных методов расчета процесса струйного измельчения, определение направления повышения эффективности и совершенствования на его основе технологий различных производств. Отсутствие строгого научно обоснованного подхода, базирующегося на системном анализе, одна из причин того, что опубликованные работы, касающиеся проблем газодинамического диспергирования, решают узкоцелевые задачи, в основу которых положена классическая механика «чистого газа». В настоящее время назрела необходимость в продолжении этих исследований на качественно новом уровне, с использованием основных положений газовой динамики двухфазных течений с учетом физических механизмов взаимодействия частиц, более полно раскрывающих механизм внутримельничных процессов. Газодинамика многофазных сред отличается от классической механики «чистого газа» присутствием в газовом потоке жидких или твердых частиц различных размеров и форм, которые обмениваются с газом кинетической и тепловой энергией и могут переходить из одного агрегатного состояния в другое. basket jordan homme chaussure asics Массовый расход этих частиц может превосходить расход газа в несколько раз и существенно изменяться вдоль потока. new balance pas cher Поскольку механизм движения многофазных сред заключается в увлечении вязкими силами газа инертных частиц и сопровождается теплообменом между газом и частицами, образованием новых частиц меньших размеров, их ростом, коагуляцией и т. п., то решение общей задачи организации движении многфазных сред в элементах струйной мельницы является весьма сложной проблемой и требует привлечения кроме теоретического аппарата газодинамики,тепломассообмена, механики разрушения, коагуляции и т.п., экспериментальных исследований с привлечением высокоразвитых автоматизированных систем научных исследований (АСНИ). Это обусловлено как внутренней логикой развития газодинамики многофазных систем, так и прикладными задачами, связанными, в частности, с дальнейшим расширением сферы применения и интенсификацией процессов диспергтрования материалов в газовых струях. Такая возможность может быть обеспечена лишь путем постановки комплексных исследований, охватывающих все звенья цепи формирования конечного продукта с заданными свойствами, которые гарантируются не только в лабораторных, но и в промышленных условиях. Для газодинамического диспергирования материалов, являющегося предметом исследования данной работы, указанная задача до настоящего времени не нашла окончательного решения. Это объясняется чрезвычайным многообразием и сложностью взаимосвязанных газодинамических, механохимических и теплофизических процессов, определяющих в конечном итоге эффективность технологического процесса газодинамического диспергирования, структуру и качество получаемого продукта. В этой связи в большинстве практических случаев режимы работы измельчительного комплекса устанавливаются без должного обоснования и учета характера изменения размерно-плотностных и аэродинамических свойств измельчаемого материала, конструктивного решения структурных элементов технологической схемы и их рабочих характеристик. Оптимизируются , в лучшем случае, конструктивные параметры измельчительной установки. Конструктивное же оформление источников рабочего тела – газового энергоносителя, системы разделения частиц по крупности, пылеосаждения и обеспыливания отработавшего рабочего тела, как правило, принимаются без учета особенностей их работы в схеме измельчения, без согласования режимов их работы с режимом работы измельчительной установки. В современных технологиях газодинамического диспергирования материалов в большинстве случаев отсутствует возможность не только организации управления режимами, но и оперативного контроля параметров, определяющих этот процесс. asics gel nimbus 18 soldes Это и делает зачастую невозможными гарантированно получать в промышленном масштабе материалов с заранее заданными свойствами, в требуемом количестве, при минимальных затратах энергии. Преодолеть существующие проблемы возможно лишь при комплексном решении следующих задач: создание высококачественного автоматизированного оборудования, обеспечивающего контроль, поддержание на заданном уровне и регистрацию основных технологических параметров процесса; разработка методов и аппаратуры для оперативной диагностики состояния диспергируемой и газовой фаз в потоке, а также качество измельчаемого материала в выбранном технологическом режиме; развитие физико-математических основ теории двухфазных струй и взаимодействия частиц измельчаемого материала между собой и газовым энергоносителем; 4) сохранение технических, методических, алгоритмических и программных средств для проведения вычислительного эксперимента в области газодинамического диспергирования (ГДД), осуществляемого параллельно с натурным экспериментом; 5) осуществление контроля за качеством и свойствами материалов, как в исходном, так и конечном состояниях, а также, рабочих газах среды, в которой осуществляется процесс; 6) создание банка данных, математического и программного обеспечения для серийного и перспективного оборудования, позволяющих предварительно подбирать технологические параметры в режиме диалога. Решение первых четырех задач дает возможность осуществить взаимную увязку отдельных звеньев цепочки: источник газового носителя – газовая струя — измельчаемый материал, что, в свою очередь, помогло бы оптимизировать процессы измельчения, классификации и управления наиболее важными технологическими характеристиками материала (гранулометрический состав, развитость поверхности и др.). New Balance Soldes Хорошо известно [3, 23], что определение оптимального или paционального режима измельчения – наиболее трудный вопрос, обусловленный сложностью комплекса взаимосвязанных газодинамических, теплофизических и физико-химических процессов, определяющих в конечном итоге структуру и качество получаемого материала. В настоящее время можно считать, что определенная часть исследований, дающих возможность интерпретировать механизм газодинамического диспергирования, частично завершен: получены и систематизированы данные, характеризующие коэффициенты теплоотдачи и сопротивления сферических частиц [22, 23, 42 — 49], использование которых при расчете движения, нагрева, разрушения и испарения одиночных частиц, а также их ансамблей с известной функцией распределения по размерам одиночных частиц позволяет определять условия ввода дисперсного материала в плазменную струю и оптимизировать процесс напыления в ряде практических случаев [50, 51]; доказана применимость и работоспособность ряда контактных и бесконтактных методов диагностики наиболее важных осреднённых параметров, характеризующих картину течения в однофазных и гетерогенных высокотемпературных струях [4, 52, 53]; рассмотрены элементарныe процессы при взаимодействии расплавленной частицы с подложкой и созданы физико-химические основы формирования покрытий в процессе напыления [2,3]. Однако, несмотря на достигнутые успехи, в настоящее время отсутствуют полные экспериментальные данные и надёжные физико-математические модели, позволяющие прогнозировать распределение в поле течения многокомпонентных и гетерогенных газовых струй таких важных в технологическом отношении параметров как: скорость и температура фаз, концентрационный состав газовых компонентов, концентрация дисперсных частиц и функция распределения их по размерам. Известные опытные данные, полученные разными авторами требуют взаимной увязки и проверки их применимости для конкретной технологии газодинамического диспергирования, поскольку получены в результате исследований различных, не всегда совместимых по физическому принципу, установок, способов генерации высокоскоростных струй и не всегда с гарантированной точностью измерения. Следует отметить, что, несмотря на достигнутый прогресс в методах измерений, достаточно полное экспериментальное исследование запыленных струй вследствие характерных для них многопараметричности явлений, значительных методических трудностей и сложностей постановки модельного физического эксперимента в настоящее время весьма проблематично, а в ряде случаев пока и невозможно. Кроме того, многопараметричность, всегда присущая двухфазным потокам, в газодинамических дезинтеграторах проявляется наиболее выпукло, поскольку в достаточно малом локальном объеме струи рабочего тела дисперсная фаза имеет постоянно меняющееся распределение частиц по размерам, скоростям и температурам, что в сочетании с существенной динамической и тепловой неравновесностью фаз ставит под сомнение целесообразность исследования таких потоков лишь экспериментальными методами, поскольку измерение параметров только одного дисперсного компонента потребует применение практически всего арсенала методов диагностики. chaussures running nike Однако даже при положительном решении упомянутой проблемы не обеспечивает решения задачи вследствие того, что обобщение полученного колоссального объема опытных данных является не менее серьезной проблемой. Указанные обстоятельства, представляющих проблему и для других смежных областей, стимулировали многочисленные теоретические исследования поведения дисперсных материалов в высокоскоростных потоках газа (22, 54 –68), причем значительное количество этих работ посвящено изучению процессов движения, нагрева, плавления и испарения одиночной, как правило сферической, частицы. Большинство из этих исследований имеет узкую прикладную направленность и не вскрывают каких-либо новых, характерных для газодинамического диспергирования, особенностей поведения частиц, Необходима систематизация работ в данном направлении с целью создания эффективного диалогового комплекса программ и его распространения в различных организациях для дальнейшего использования. Значительно меньшее количество публикаций посвящено математическому моделированию гетерогенных струй. Существующие модели [69 – 71] в подавляющем большинстве случаев не учитывают ряда характерных особенностей, присущих реальным течениям в запыленных высокоэнтропийных потоках (турбулентность, полидисперсность, многокомпонентность, поперечное рассеяние примеси и влияние конденсированной фазы на структуру турбулентности, а также возможного испарения влаги, содержащейся в исходном материале, на динамическую и тепловую неравновесности фаз и т. nike air max 2015 п.), вследствие чего требуют обстоятельной апробации. Однако последнее, также как и использование известных математических моделей с целью их тестирования и сравнения, крайне затруднено, поскольку соответствующие программы не оформлены документально, не имеют единой основы, являются узкоспециализированными по своему назначению …(с15, Жук ) Общеизвестно, что прямое физическое исследование, включая циклы экспериментов с разномасштабными установками, — единственный путь получения новых фактов и закономерностей, не предсказываемых существующей теорией или описываемых ею недостаточно полно и отчетливо. Наиболее плодотворна параллельная разработка математических и экспериментальных физических моделей, что позволяет в физическом эксперименте выделить ограниченный круг наиболее существенных объектов исследования, которые в дальнейшем будут (использованы) заложены в математическую модель. В связи с изложенным, ближайшие усилия при исследовании процесса газодинамического диспергирования должны быть сосредоточены на рациональном сочетании возможностей вычислительного и физического экспериментов, что в свою очередь, позволит более обоснованно подойти к построению физико-математических моделей, их замыканию, опытной апробации и установлению области применимости при описании наиболее важных в практическом отношении модельных течений. …. Таким образом, необходимость интенсификации процесса измельчения, обусловленная дефицитом энергетических и материальных ресурсов, постоянно возрастающими требованиями к качеству измельченного продукта и охране окружающей среды, высветили проблему эффективного использования газового потока для направленного его воздействия на частицы измельчаемого материала на различных стадиях (измельчение, классификация, пылеотделение) технологического процесса получения продукта с заданными характеристиками — с заданным гранулометрическим составом и требуемыми физико-механическими свойствами. Научная разработка этой проблемы, чему и посвящена настоящая работа, имеет актуальное значение, поскольку её решение органически связано с дальнейшим совершенствованием технологий переработки различных материалов в целом ряде ведущих отраслей промышленности, сельского хозяйства, медицины, с повышением эффективности этих производств, снижением энергоемкости их процессов, обеспечением рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды. Целью работы является создание научных основ и установление закономерностей подготовки и целенаправленного комплексного использования энергии газа на совершение внутримельничных процессов – транспортирование, диспергирование, классификацию, пылеулавливаие частиц измельчаемого материала, обоснование оптимальных режимов работы структурных элеменов технологичекой схемы процесса газодинамического диспергирования, разработка методов их расчета, принципов автоматизации и технической диагностики. В соответствии с поставленной целью возникла необходимость решения следующих основных задач: Выявить влияние морфологических (строение и форма), физико-механических и аэродинамических свойств частиц измельчаемого материала на характер их взаимодействия с потоком газового рабочего тела, а на этой основе установить закономерности изменения этих свойств при изменении гидродинамической обстановки в гетерогенном потоке; разработать методику инженерного прогнозирования и расчета эффективных режимов работы функциональных элементов технологической схемы газодинамического диспергирования материалов. Определить параметры потока, обеспечивающие эффективное разрушение чатиц (см. Романков с.175) Исследовать влияние степени измельчения на рзделяемость частиц по крупности и их осаждение (сепарации) в пылеосадительных циклонах. Установить оптимальные кинетические (траекторию, скорость и ускорение) и термодинамические закономерности движения частиц в основных структурных элементах технологической схемы и на этой основе разработать принципы их конструирования. Основное внимание при исследовании процесса газодинамического диспергирования уделено количественным закономерностям взаимодействия частиц измельчаемого материала с газовым потоком – закономерностям переноса импульса, теплоты и массы в гетерогенных потоках газодинамических дезинтеграторов …(Жуков и др. с.50) Эти закономерности базируются на фундаментальных исследованиях в области механики газа, аэро- и газодинамики многосвязных дисперсных потоков [54, 57, 66, 70-76, 83, 90 – 98, 101,103, 104, 106, 134 — 143, 146, 150 – 154.] (см.пленку Кислова Н.И. Разработка…) В диссертации обобщены результаты многолетних [1963 –2002 г.г] исследований, выполненных автором под его руководством и при непосредственном участии на кафедре Автоматизации производственных процессов Днепропетровского горного института (ныне Национальный горный университет). Научные исследования автором проводились по темам выполяемым: — с Всесоюзным научноисследовательским институтом стеклопластикового волокна (ВНИИСПВ) по освоению, в соответствии с постановления Правительсва СССР, производства стекловолокна на Полоцком (Белоруссия) и Уфимском (Башкирия) заводах стекловолокна; — с ВНИИСПВ по реализации контракта № 71 – 030/20302 между Всесоюзным экспортно-импортным Объединением «Нефтехимпромэкспорт» (г. Москва) и Инжиниринговой хозяйственной организацией «Техноэкспорт» (г. София, НРБ) на разработку рабочего проекта завода по производства стекловолокна в с. Ивански Шуменского округа (Болгария); по хоздоговорам с Руставским ПО «Азот», а также с Государственным институтом азотной промышленности (ГИАП) на освоение производства элекролитической двуокиси марганца на Руставском ПО «Азот» (Грузинская ССР), выполнявшихся в соответствии с Постановлением ЦК КПСС и Совета министров № 814 от 18 августа 1983 г.; по хоздоговору с Производственным объединением Грузгорнохимпром, г. Тбилиси, на тему «Исследование и внедрение автоматизированных высокопроизводительных струйных мельниц для измелчения барита и кальцита», выполнявшейся на основании постановления ГКНТ СССР, Госплана СССР и АН СССР от 8 декабря 1981 г.по проблеме «Целевая комплексная научно-техническая программа 0.Ц. 013 «Разработка технологии и создание промышленного производства высоконаполненных и композиционных полимерных материалов»; — по хозяйственным договорам: с Верхнеднепровским (ныне Вольногорский) горно-металлургическим комбинатом – на освоение производства тонкомолотого цирконового концентрата; с Волгоградским керамическим заводом на освоение техники и технологии подготовки сырья в производстве строительной керамики; с Акционерным обществом «Вересень — МГ Холдинг» (г. Киев) по освоению производства пищевых добавок растительного происхождения; с Дочерним предприятием «Сэмдюк Украина» (г. Одесса), по освоению техники и технологии производства тонкомолотой серы и др. Основная идея работы заключается в научном обобщении закономерностей взаимодействия измельчаемого материала с газовым потоком, установлении принципа и технической организации эффективного использовании энергии газовой струи для получения тонкомолотых материалов со свойствами определяемыми технологиями их переработки в различных отраслях промышленности, сельского хозяйства и медицины.

Глава I. nike running homme Современное состояние проблем и перспективы развития техники и технологии газодинамического диспергирования материалов

В настоящей главе представлены результаты исследования параметров дисперсной струи, влияющих на эффективность разрушения частиц материала, а также разработки предварительной модели процесса. Результаты раскрывают механизм разрушения частиц и представляют существенный вклад в развитии способа струйного измельчения. Целью исследований было выяснения применимости известных теоретических разработок, раскрывающих принципы разрушения частиц материала в результате обмена импульсом, энергией и массой в потоке газа, для совершенствования процесса струйного измельчения. Далее анализируются полученные экспериментальные данные и даются рекомендации, по их применению для повышения эффективности процесса. На основе полученных данных строится модель процесса диспергирования, делаются выводы и предлагаются рекомендации относительно направлений дальнейших исследований.

1.1 Анализ современного состояния проблем процесса диспергирования материалов

1.1 (вар-т) Сущность способа и структура процесса газодинамического диспергирования

Изучение процесса сокращения крупности твердых тел в течение почти целого столетия было направлено на потреблении энергии измельчительным аппаратом. Такой подход был логично обоснован, поскольку с сокращением крупности частиц связана значительная доля материальных и энергетических затрат на технологический передел материала, а наибольшую долю затрат при сокращении крупности составляют именно энергозатраты. Таким образом, в основе исследований процессов измельчения экономические факторы проявлялись в большей мере, чем какие-либо другие. basket nike tn soldes Несколько позже, и, практически до наших дней, подход к проблеме несколько изменился. На первый план стали выдвигаться исследования взаимосвязи параметров, определяющих процесс с учетом его энергоемкости. nike free homme При этом, как и ранее, механизму преобразования энергии в процессе измельчения и превращения её в работу разрушения частиц, разделения по крупности, а также совершения вспомогательных операций, внимания уделяется мало. Такое положение связано, с одной стороны, с противоречиями в интерпретации выдвинутого положения о соотношении между энергией E, потребляемой измельчительным агрегатом и степенью сокращения крупности x (dE = — K dx/xⁿ)., а с другой — невозможностью точной оценки потерь энергии в сложном механизме её распределения в мельницах с мелющими телами. В процессе газодинамического диспергирования материалов, рабочим телом и технологической зоной обработки измельчаемых материалов является струя газа, поэтому научную основу этого процесса определяет совокупность знаний о процессах и методах переработки материалов, использующих взаимодействие высокоскоростных потоков и переносимых этими потоками диспергируемого материала, с целью придания последним определенных физико-химических свойств и упорядоченного движения в заданном направлении, необходимом для осуществления той или иной технологической задачи. Силовое проявление газовых струй не является в какой–то мере новым, до сих пор неизвестным принципом. Наоборот, именно этот принцип знаменовал собой первое знакомство человека с атмосферными явлениями, ветряными мельницами, струйно-абразивной обработкой деталей машин, плазменным нанесением покрытий, пневмотранспортом и т. п. Тем не менее, о газодинамическом диспергировании можно говорить, как о новом направлении технологического использования энергии струи. Это связано с тем, что вплоть до самого последнего времени принцип силового и физико-химического воздействия струи на обрабатываемый материал при реализации различных технологических процессов, в том числе и газодинамического диспергирования, не имел еще достаточного, соответствующего потенциальным его возможностям, раскрытия. Однако эти возможности и целесообразность их реализации осознаются с каждым днем все больше и больше, что приводит к расширению этого метода в практике различных производств. Поскольку при газодинамическом диспергировании струя является рабочим телом и основной технологической зоной обработки измельчаемого материала, оптимизацию процесса измельчения с целью, например, получения продукта с заданными свойствами, можно эффективно проводить, располагая численными значениями таких важных параметров, характеризующих её структуру, как скорость, температура, концентрационный состав газовых и твердых компонентов и т. п. Механизм газодинамического диспергирования существенно отличается от всех других их видов в двух отношениях. Источником энергии, обеспечивающим реализацию внутримельничных процессов (разрушение частиц измельчаемого материала, их транспортировку, разделение по крупности) является, взаимодействующая с частицами газовая струя, организующая их движение и обусловливающая не только своеобразный (оригинальный), отличный от других, механизм разрушения, но и изменение структуры измельчаемого материала. Технологические параметры струйной мельницы, также как и любой другой мельницы самоизмельчения, а может быть даже в большей мере, зависят от степени заполнения мельницы, определяемой величиной концентрации твердой фазы в потоке газа. Причиной этого является то, что промышленные струйные мельницы всегда работают в замкнутом цикле с классифицирующим аппаратом, так, что условия питания мельницы определяются режимом работы классификатора и не могут задаваться независимо. В процессе газодинамического диспергирования концентрация материала является критической технологической переменной, поскольку любое изменение свойств измельчаемого материала или режимов работы дезинтегратора отражается на её величине, а последняя, в свою очередь – на эффективности процесса в целом. Эти две особенности процесса газодинамического диспергирования должны быть отражены в структуре (модели) газодинамического дезинтегратора и, поэтому, должны быть предварительно аргументированы.

Основные закономерности взаимодействие частиц в газовом потоке.

Взаимодействие частиц с рабочим телом (газовой средой) может протекать самым разным образом. Это может быть бинарное взаимодействие быстрых частиц с отдельными, более медленными или встречно движущимися частицами среды. При описании таких взаимодействий достаточно ограничится учетом парных столкновений, не принимая во внимание столкновения трех и более частиц. Во многих случаях необходимо учитывать коллективные эффекты, когда налетающие частицы либо торомозящую среду (газ) рассматривают как единое целое. Последнее имеет место, например, в процессе разрушения метеорита, входящего в земную атмосферу, при вводе измельчаемого материала в высокоскоростную струю при плазменном напылении, при струйном измельчении и т. д. Список примеров можно было бы продолжить. И все же наиболее продуктивный подход к физическому описанию взаимодействия частиц с внешней средой основан на рассмотрении бинарных соударений ускоренных частиц с другими частицами, со стенками ограничивающими движение потока, а также с несущей средой, приводящих, в каждом конкретном случае, к существенному изменению их состояния, например, к изменению поступательной энергии и импульса, внутренней энергии и даже структуры материала частицы. Естественно, что в процессе столкновения ансамбля взаимодействующих частиц выполняется закон сохранения импульса (количества движения): p =∑p_i(t) = const (импульс системы может изменяться под действием только внешних сил). При этом интерес представляют неупругие столкновения, при которых суммарная поступательная энергия частиц не сохраняется, преобразуясь в энергию превращения структуры частиц, их разрушения, вплоть до изменения их внутреннего состояния. Энергетические характеристики соударяющихся частиц для произвольного характера их взаимодействия определяются из формул, полученных В.А. Никеровым [ Никеров В. А. Применение частиц и излучений высокой энергии: Учебное пособие для втузов.- М.: Высш. шк,1988. – 152 с.:ил.-]: (1.1.) где E = m₁v²/2 – начальная, до соударения, энергия частицы. E₁, E_2, m_1, m₂ – cоответственно энергии и массы, соударяющихся (первой и второй) частиц. Эти же формулы удобны и для расчета неупругого соударения, включая изменение внутренней энергии ξ в процессе соударения в качестве составляющих энергии E₂. Прямо из приведенных соотношений (1.1.) для произвольного характера взаимодействия частиц при лобовом столкновении [sin (c/2)] можно оценить относительную потерю энергии ξ в процессе соударения кинетической энергии налетающей частицы. По определению ξ есть отношение потерянной энергии налетающей частицы к её начальной энергии: ξ = E₂/E= 4m₁m₂/(m₁+m₂)². (1.2.) Результат математически свидетельствует о том, что наиболее эффективный обмен энергией при упругих соударениях возможен между частицами со сравнимой массой. В частности, при лобовом соударении частиц с одинаковой массой (m₁=m₂) ξ = 1, что означает полную передачу энергии от налетающей частицы к неподвижной и полную остановку первой частицы в результате удара. Если же массы соударяющихся частиц существенно различны (m<M), то в знаменателе последней формулы можно пренебречь легкой массой по сравнению с тяжелой. Результат показывает, что в этом случае доля теряемой энергии при лобовом столкновении невелика и составляет: ξ ≈ 4m/M, т.е. ξ < 1. Это справедливо независимо от того, какая частица тяжелее – быстрая или медленная (неподвижная). Знание относительной потери энергии позволяет оценить число упругих лобовых столкновений Q, требуемых для практически полного торможения быстрой частицы: Q ~ 1/ ξ ~ M/m > 1. Однако число необходимых для торможения соударений может значительно превышать даже эту величину. UGG Maylin Далеко не все соударения частиц лобовые. Обычно частицы при столкновении могут лишь слегка задевать одна другую, так что передача энергии при этом меньше, чем при лобовом ударе. Такие боковые удары, при которых Sin (χ/2) < 1, играют большую роль в теории столкновений, способствующей раскрытию механизма разрушения частиц в процессе газодинамического диспергирования материалов. При этом представляют интерес скорости процессов рассеяния большого количества одинаковых частиц, определяемых различными видами соударений (лобового, касательного), а также их соотношение. В качестве количественной меры вероятности столкновения принимают полное эффективное сечение рассеяния [Никеров В. А.], имеющее размерность площади: σ =ν/(Nv), (1.4.) где σ – полное эффективное сечение рассеяния; ν – число частиц, претерпевающих столкновение с неподвижным рассеивающим центром (с более крупной частицей, с газовой средой); Ν – концентрация пробных (налетающих) частиц; V — скорость налетающих частиц. Энергетической характеристикой эффективности рассеяния, по определению того же Никерова В.А., является средняя потеря энергии налетающей частицы в процессе соударения: В наибольшем приближении к газодинамическому диспергированию материалов, по физической сущности явлений, относятся физические аспекты дробления метеоритов, а также теплфизические и газодинамические проблемы плазмоструйного нанесения покрытий, включающего многие (но не все) характерные особенности процессов обработки дисперсных материалов. Результаты анализа исследований в указанных областях могут послужить основой развития теории и практики газодинамического диспергирования, конечной целью которого является получение тонкодисперсных материалов с заданными физико-механическими и химическими свойствами. Исследованию механизма разрушения твердых тел в процессе скоростного их взаимодействия с газовой средой посвящены работы в области метеоритики, установивших характер дробления метеоритов, внедряющихся на больших скоростях в атмосферу. Из двух основных механизмов дробления метеоритов: за счет аэродинамических и термических напряжений, — несомненно, действует первый, поскольку прогрев крупных частиц, как показано в работе [ ], происходит на глубину не более 0,5 – 1,0 мм и не может играть существенной роли в их дроблении. Роль же аэродинамических нагрузок особенно возрастает в связи с неправильной формой разрушаемых тел. Установлено также, как видно из таблицы 1[ ], влияние размера дробимых тел и механизма дробления на размер получаемых частиц. Сущность способа газодинамического диспергирования материалов заключается в разрушении частиц в процессе их взаимодействия в потоке газа с последующим разделением их по фракциям и выделением из потока частиц измельченных до заданной крупности. Таблица 1. Классификация форм дробления метеоритов [ ]

*) Для обозначения типов дробления выбраны, как и в оригинале, начальные буквы английских слов breaking, crumbling, husking, spraying, pulverization, powdering, тождественных русским названиям, приведенным во втором столбце таблицы. Исследованиями механизма разрушения метеоритов в атмосферной среде определены также величины, необходимых для этого динамических нагрузок (разрушающих напряжений). В частности установлено [В.А.Бронштэн], что разрушенный при входе в атмосферу типичный каменный метеорит Пршибрам, летевший со скоростью @ 20 км/с, на высоте 44 км (r@ 2,3 * 10 ^{– 6} г/см³) должен был испытывать динамическую нагрузку q = rv ² =10 ⁷дин/см ² = 10 ⁷* (1,02*10^{— 6}) = 1,02 * 10 ¹ =10,2 кг/см². Разрушающее напряжение для гранита, по данным [Справочник физических констант горных пород/ Под ред. С. Кларка, мл. –М.: Мир, 1969.], на порядок выше: (0,5 –3) * 10 ⁸ дин/см² = (0,5 – 3) * (1,02*10 ²) = (0,51 – 3,06) *10² кг/см². Однако прочность каменных метеоритов бывает меньше, чем у гранита, и составляет, по данным Медведева Р. В [Медведев Р. В.- Метеоритика, 1974, в. 33, с. 100 – 104.], от 2*10⁷ до 5*10⁸ дин/см² (от 2,04*10¹ до 5,1*10 ² кг/см²). Из этого делается вывод, что именно аэродинамические нагрузки ответственны за дробление каменных метеоритов. Аналогичные расчеты механизма взаимодействия материальных частиц с газом в струйных мельницах позволяют получить ориентировочную оценку величины возможных напряжений, получаемых частицами от аэродинамических сил. Поскольку скорость истечения газа из сопел исследованных струйных мельниц составляет, в среднем, порядка 300 м/с (0,3 км/с) то при плотности струи, изменяющейся в пределах r @ = (0,8 — 1,293) кг/м³ = (800 – 1293) г/см³, измельчаемый материал при встрече со струей будет испытывать динамическую нагрузку, составляющую: q = rv ² =[(0,8 — 1,293)*10³]*(3*10²)² = (0,8*10³ – 1.293*10³)*(9*10⁴) = (7,2 *10⁷ – 11,6*10⁷) дин/см², или, соответственно, от 73,4 кг/см² до120 кг/см². Отмеченные пределы возможных напряжений могут обеспечить разрушения целого ряда материалов, прочность которых меньше возможных аэродинамических нагрузок. Однако, сравнение значений q, соответствующих началу дробления метеоритов, с разрывающим напряжением для каменных пород и железа показывает, что первые меньше вторых в несколько раз, порой на порядок. Из этого следует, что действуют какие-то факторы, понижающие значение s_с. Одной из таких причин, как утверждают авторы этих исследовний [ ], является неоднородность метеоритов, особенно каменных. Другая причина – понижение прочности метеоритов при их нагревании – вряд ли играет существенную роль, так как у крупных метеоритов нагревается только поверхностный слой. chaussure asics Для струйных мельниц, перерабатывающих мелкие материалы этот фактор сбрасывать со счетов нельзя, о чем свидетельствуют более ранние исследования автора с коллегами [….].