Гидродинамическое моделирование процессов смешивания в смесительно-нагревательном устройстве периодического действия

Лозовая С.Ю., Гуденко О.В.

Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, Белгород

Ключевые слова: смесительно-нагревательное устройство, стержневой рабочий орган, гидродинамическое моделирование, полимер-наполненная смесь, коэффициент загрузки, вторичная переработка, полимерные отходы.

Аннотация. На сегодняшний день повышается спрос на производство полимер-наполненных смесей (песчаных, с керамическим боем с отходами машиностроения, и др.), являющихся результатом вторичной переработки полимерных отходов, которые используются при строительстве домов, отделке зданий, сооружений, благоустройстве парков и др. Качество готовой смеси из расплавленного полимера с наполнителем зависит от смесительно-нагревательного устройства периодического действия и нового вертикального стержневого рабочего органа. Для определения условий смешивания полимер-песчаной смеси построены цифровые двойники для гидродинамического моделирования. При использовании CAD/CAE-системы SolidWorks получены модели взаимодействия частиц компонентов смеси с элементами устройства при различных коэффициентах загрузки и числе оборотов рабочего органа. Установлено, что для смешивания расплавленного полимера и песка целесообразно использовать коэффициент загрузки, равный 0,7 и число оборотов рабочего органа 100 мин-1. Уменьшение коэффициента загрузки и увеличение числа оборотов приводит к снижению производительности и увеличению энергозатрат, соответственно.

Hydrodynamic modeling of mixing processes in a batch mixing and heating device

Lozovaya S.Yu., Gudenko O.V.

Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov, Belgorod

Keywords: mixing and heating device, core working body, hydrodynamic modeling, polymer-filled mixture, load factor, recycling, polymer waste.

Abstract. Today, there is an increasing demand for the production of polymer-filled mixtures (sand-based, ceramic-based, waste-based, etc.), which are the result of the recycling of polymer waste, These materials are used in the construction of houses, buildings, structures, parks, and other facilities. The quality of the finished mixture of molten polymer and filler depends on the batch mixing and heating device and the new vertical rod working element. Digital twins for hydrodynamic modeling have been constructed to determine the mixing conditions of the polymer-sand mixture. Using the SolidWorks CAD/CAE system, models of the interaction of mixture component particles with the device elements were obtained at various loading factors and rotational speeds of the working organ. It has been established that it is advisable to use a loading factor of 0.7 and a working speed of 100 min-1 for mixing molten polymer and sand. Reducing the load factor and increasing the speed leads to a decrease in productivity and an increase in energy consumption, respectively.