ВИБРАЦИОННАЯ ТЕХНИКА
, используется в хим. технологии для осуществления
и интенсификации производств. процессов, повышения кач-ва продукции. Ср-ва
В. т. - аппараты, машины и др. устройства, исполнительные органы к-рых
подвержены преднамеренной вибрации с частотой от 10 Гц до 10 кГц (кинематич.,
центробежный, электромагн., гидравлич. и др. вибровозбудители) или до 3
МГц (ультразвуковой, магнитострикционный и пьезоэлектрич. вибровозбудители).
Виброобработка одно- и многофазных сред обусловлена возможностью использования
разл. физ. эффектов, к-рые возникают под действием вибрации. Осн. эффекты:
уменьшение мех. сопротивления материалов при перемещении относительно вибрирующей
пов-сти, диссипативные тепловыделения, создание определенных форм относительного
движения фаз. Снижение внеш. трения позволяет транспортировать сыпучие
и вязкие материалы, интенсифицировать их переработку. Благодаря диссипативным
выделениям теплоты обеспечивается высокая однородность температурных полей,
напр. при обработке полимерных материалов в экструдерах. При соответствующих
видах движения одной фазы относительно другой в одних случаях частицы дисперсных
систем (сыпучих материалов, паст, суспензий, эмульсий) направленно перемещаются,
повышается насыпная плотность и облегчается регулярная укладка частиц материала
(многокомпонентное дозирование) и т.д., в других - из-за лучшего дробления
дисперсной фазы увеличивается пов-сть контакта фаз и ускоряется их перемешивание,
в результате периодич. нарушения контактов частиц между собой материал
разрыхляется и начинает усиленно циркулировать (виброкипение) и т. п. В
ряде случаев разл. процессы под вибрационным воздействием происходят более
эффективно при использовании ПАВ (напр., виброуплотнение сыпучего материала
при введении в него добавок олеата Na).
Под воздействием вибрации перестраиваются и разрушаются структурные
связи во многих аморфных материалах, напр. в полимерах, находящихся в вязкотекучем
состоянии. При этом ускоряются мех. релаксация (тиксотропное снижение вязкости
и упругости) и механодеструкция (частичное уменьшение мол. массы) макромолекул.
В результате облегчается, напр., виброформование полимеров (сокращается
время переработки, снижаются рабочее давление и расход энергии), повышается
кач-во изделий. При наложении на стационарную деформацию сдвига низкочастотных
колебаний возникает эффект т. наз. реологич. нелинейности - увеличивается
скорость течения полимерного материала (напр., при вибропрессовании порошков)
и т.д.
Аппараты и машины, реализующие вибрационное воздействие на материал,
представляют собой, как правило, оригинальное оборудование, а в отдельных
случаях - типовое, снабженное спец. устройствами, к-рые обеспечивают генерирование
вибраций и передачу их исполнительным органам.
В конвейерах и питателях сыпучие и кусковые материалы по прямым лоткам
перемещаются в горизонтальном (обычно до 50 м) и наклонном (угол подъема
до 60°) направлениях, по винтовому лотку - в вертикальном (до 12 м). Перемещение
материалов достигается сообщением лоткам вибраций, к-рые создаются возбудителями
направленного действия (напр., дебалансным), и может совмещаться с сушкой,
гранулированием, классификацией или др. технол. обработкой.
В вибрационных дробилках (инерционных конусных, ударно-вибрационных
щековых и т.д.) степень помола горнохим. сырья и различных хим. продуктов
в неск. раз больше, чем в обычных дробилках. В др. измельчителях (мельницах)
используют кинематич. или дебалансные вибровозбудители, под воздействием
к-рых мелющие тела (шары) ударом и истиранием измельчают материал от крупных
кусков до частиц размером 1-5 мкм.
В грохотах (инерционных, эксцентриковых, электромагнитных) рабочие органы
- сита либо решетки - жестко укреплены в подвижном коробе, к-рый смонтирован
или подвешен на рессорах (пружинах). При сообщении ситам вибрации зерна
или куски дисперсной среды не только перемещаются, но и хорошо перемешиваются,
что позволяет эффективно разделять сыпучие и кусковые материалы.
В бункерах вибровозбудители устанавливают непосредственно на корпусах
агрегатов так, чтобы частота, амплитуда и направление вибрации находились
в определенном соотношении. Благодаря этому снижается коэф. внеш. трения,
что позволяет устранять зависание и сводообразование материалов, ускоряет
их истечение.
Установкой в смесителях спец. устройств, вибрирующих с большой частотой
(валковые и литьевые машины, вальцевые прессы, экструдеры и др.), достигаются
необходимая циркуляция сыпучего материала, интенсивность перемешивания
и высокая однородность смесей. Высокоэффективны червячно-осциллирующие
смесители - машины, в к-рых вращательное движение червяка совмещается с
циклическим продольным возвратно-поступательным движением.
В центрифугах с осевой вибрацией ротора последняя накладывается на его
вращательное движение, что обеспечивает требуемые скорость перемещения
в роторе осадка, степень обезвоживания и облегчает его выгрузку. В центрифугах
с крутильными колебаниями ротора ускоряется центробежная фильтрация и улучшается
отделение твердых частиц от жидкости. В фильтрах суспензия подается под
вибрирующую фильтровальную перегородку, расположенную горизонтально. При
этом фильтрат проходит сквозь ее поры, напр. снизу вверх, а твердые частицы
под воздействием вибрации отбрасываются от нее, не проникая в поры, и накапливаются
под перегородкой, что облегчает съем осадка.
В вибрационных тепло- и массообменных аппаратах (гетерогенные реакторы,
теплообменники, экстракторы, сушилки с кипящим слоем, абсорберы, кристаллизаторы
и т.д.), в отличие от аппаратов в традиционном исполнении, применяют насадку,
вибрирующую, как правило, в осевом направлении. Вибровозбудители (кинематич.
или электромагнитный) обеспечивают вариацию параметров вибрации, что позволяет
корректировать режим работы оборудования. Достоинства этих аппаратов: низкие
уд. капиталовложения и эксплуатационные расходы, высокая производительность.
Так, в экстракторах вибрационного действия по сравнению с обычными аппаратами
металлоемкость уменьшается в 1,2-3,0 раза, расход энергии - в 1,5-3,0 раза.
Лит.: Басов Н.И., Любартович С.А., Любартович В.А., Виброформование
полимеров, Л., 1979; Вибрационные массообменные аппараты, М., 1980; Вибрации
в технике. Справочник, т. 4, под ред. Э.Э. Лавендела, М., 1981; ВарсанофьевВ.
Д., Кольман-ИвановЭ. Э., Вибрационная техника в химической промышленности,
М., 1985. Э.Э. Кольман-Иванов.
