employee from 01.01.2011 until now
volzhskiy, Russian Federation
student
Volzhskiy, Volgograd, Russian Federation
UDK 62 Инженерное дело. Техника в целом. Транспорт
As a result of the work done, a control system for the process of crushing silicon carbide was developed. The structure and principles of the operation of jet mills are studied. A mathematical model for controlling the temperature of a jet mill is calculated. Scientific and technical literature was studied, patents on the process of crushing silicon carbide were examined.
crushing of silicon carbide, the development of crushing of silicon carbide
Карбид кремния – это химическое, стойкое, тугоплавкое вещество – используется как абразив и обладает полупроводниковыми свойствами. В состав химического соединения входит примерно 30% углерода и 70% кремния Si. Карбид кремния, благодаря своим уникальным свойствам, применяется в изготовлении абразивных инструментов, электронике, автомобильной промышленности и других областях техники.
Чистый карбид кремния состоит из чистых кристаллов с алмазным блеском. При наличии примесей материал окрашивается в коричневый, зеленый, серый, белый или черный цвета. При контакте с кислородом на поверхности кристаллов образуется оксидная пленка с радужным блеском.
В основном карбид кремния применяется в электронике и энергетике. Там он используется при производстве полупроводниковых механизмов, светодиодов, резисторов, транзисторов и счетчиков энергии. Эти приспособления обладают высокой прочностью и могут стабильно функционировать в течение 10 лет. Так же благодаря высокой огнеупорности и теплостойкости материала, он применяется в металлургии и химической промышленности [4].
Целью управления процессом является поддержание технологических параметров на необходимом уровне, а именно температуры среды в разгонных трубках, при оптимальной производительности газоструйной мельницы; обеспечить минимальные энергетические затраты для поддержания показателей на необходимом уровне, при условии, что процесс будет безаварийным, безопасным и непрерывным [5].
Регулирование системы происходит за счет следующих параметров:
– давление;
– сигнализация пламени;
– температура;
– расход.
Система автоматизации процесса дробления карбида кремния строится вокруг основных показателей эффективности:
– энергетические затраты на процесс дробления;
– производительность газоструйной мельницы;
– дисперсность продукта по окончании технологического процесса.
Процесс дробления карбида кремния происходит в результате соударения двух струй, движущихся навстречу друг другу в помольной камере, и состоящих из носителя – дымовых газов, и исходного материала – карбида кремния. После измельчения взвешенный в дымовых газах абразив поднимается в разделительный бункер, где разделяется на две фракции, и либо возвращается на доизмельчение, либо проходит на следующий этап процесса сепарации [1].
Рассматриваемая струйная мельница предназначена для измельчения различных материалов при столкновении частиц исходных потоков, направленных навстречу друг другу. Применяются для измельчения материалов в медицинской, химической промышленности, а также в производстве абразивов. Отличаются большими сроками службы, возможностью получения конечного продукта высокой чистоты и одинаковыми размерами частиц (рис. 1) [3].
После запуска и прогрева установки, зажиганием горючей смеси запальным устройством, установка прогревается, и осуществляется подача крупки карбида кремния.
Крупка исходного материала, размером частиц до 3,5 мм в диаметре, поступает из накопительного бункера-хранилища материала по трубопроводу в правую и левую струйную мельницу установки, и в разделительный бункер установки дробления. Потоки крупки разгоняются до скоростей порядка 200 м/с за счёт тяги, создаваемой при сгорании горючей смеси газов и вытяжного вентилятора. Потоки при соударении отдельных частиц дробятся на более мелкие фракции и вылетают в разделительный бункер, где самые мелкие из них с дымовыми газами попадают в систему сортировки, а крупные попадают в вихревом потоке обратно в разгонную трубку и повторно соударяются [3].
Для обеспечения эффективности процесса, с целью уменьшения энергетических затрат на процесс разгона измельчаемого продукта, необходимо регулировать соотношение расходов газа и воздуха путём непосредственного изменения притока воздуха в разгонную трубку. При этом уменьшение притока воздуха будет приводить к неполноте сгорания топлива, а увеличение притока воздуха — к увеличению потери тепла с дымовыми газами.
Для обеспечения эффективной и безопасной работы мельницы необходимо регулировать разрежение в разгонных трубках путём изменения расхода дымовых газов. Если снижается разрежение, ухудшается вытяжка, и часть дымовых газов проникает в производственное помещение. Это, помимо того, что ухудшает процесс горения, увеличивает содержание не сгоревшего топлива в дымовых газах. Возникает ситуация отравления [2].
1. Tehnologicheskiy reglament processa drobleniya karbida kremniya.
2. Akunov V.I. Struynye mel'nicy. Elementy teorii i rascheta.
3. Rybal'chenko, N.V. Razrabotka sistemy upravleniya processom izmel'cheniya karbida kremniya / N.V. Rybal'chenko, E.Yu. Silaeva // Zhurnal tehnicheskih issledovaniy. - 2019. - T. 5. - № 3. - C. 42-45. - URL: https://naukaru.ru/ru/storage/view/37766.
4. Harchenko V. Yu. Teoriya avtomaticheskogo upravleniya / V. Yu. Harchenko, Yu. F.
5. Martem'yanov. - Tambov: izd-vo TGTU, 2019. - 64 s.
6. Kon L.I. Metodicheskie ukazaniya i tablicy dlya vybora nastroek PI - i P- regulyatorov v sistemah regulirovaniya teplovyh ob'ektov s zapazdyvaniem / L. I. Kon. - Odessa: OPI, 2017.
