На основании анализа результатов экспериментальных исследований электромагнитных смесителей ЭМС выявлено, что на интенсивность перемешивания в магнитоожиженном слое ферротел оказывают влияние конструктивные, механические и технологические параметры [1,2,3]. Оптимизацию процесса по показателям интенсивности и эффективности целесообразно проводить на основании традиционного метода планирования эксперимента. С целью выявления оптимальных режимов работы ЭМС [4,5,6] составлена экспериментально-статистическая математическая модель процесса перемешивания и проведен ее анализ. Выделены четыре основных фактора, влияющих на характер протекания процесса перемешивания: индукция в рабочем объеме Во, частота вращения вала устройства n, коэффициент заполнения рабочего объема ферромагнитной составляющей (перемешивающими телами) Кз, период смены полярности поля Т. Индукция в рабочем объеме ЭМС варьировалась в диапазоне от 0,35Тл до 0,4Тл [7]. Частота вращения внутреннего цилиндра – от 24 об/с до 25 об/с [1,7]. Коэффициент заполнения перемешивающими элементами цилиндрической формы – от 0, 33 до 0,35 [8,9,10]. На основании результатов многочисленных экспериментов на примере мучных смесей [1] определены коэффициенты b0=73,142; b1=1,174; b2=0,148; b3=18,106; b4=–0.669 и составлено уравнение регрессии Z1=73,142+1,174X1+0,148X2+18,106X3-0,669X4 (здесь Х1 – частота вращения вала устройства; Х2 – индукция в рабочем объеме; Хз, – коэффициент заполнения рабочего объема перемешивающими элементами цилиндрической формы; Х4 – период следования импульсов переключения полярности поля). Квадрат смешанной корреляции имеет значение 0,46 Коэффициент множественной корреляции – 0,68. Стандартное отклонение оценки – 1,86. Экспериментальная величина критерия Кохрена Gp=2/12,5=0,16 не превышает табличного значения GT=0,68 (для степеней свободы f1=1, общего количества оценок дисперсий f2= 8 и уровня значимости р=0.05). В этой связи принята гипотеза об однородности дисперсий. Значимость коэффициентов уравнения регрессии установлена путем сравнительного анализа каждого коэффициента (его абсолютного значения) bi с доверительным интервалом Доверительный интервал Dbi определен по стандартной формуле (tT – табличное значение критерия Стьюдента, определяемое по числу степеней свободы f0 для уровня значимости р = 0,05; Sbi – среднеквадратичное отклонение bi). Величина для , , . Отсюда . Абсолютные значения коэффициентов регрессии b1, b2, b3, b4 больше значений доверительного интервала. Гипотеза о незначимости коэффициентов отвергается. Уравнение регрессии считается адекватным, если полученный в результате расчета критерий Фишера Fp меньше табличного значения FT. Критерий Фишера Fp равен отношению дисперсии относительно среднего и остаточной дисперсии. На основании анализа выявлено, что дисперсия адекватности Sад2=1,4, критерий Фишера 2,32. Табличное значение критерия Фишера для числа степеней свободы fад=4 и fo=8 имеет значение 3,84. Таким образом, модель считается адекватной. Данный вид анализа предполагает установление зависимостей факторов влияния на процесс, определения их величины и оценку влияния (в случае изменения других факторов системы). Величина коэффициентов регрессии является количественной мерой оценки факторов. Знак коэффициентов (+ и –) определяет характер их влияния на процесс. Анализируя уравнение регрессии, можно сделать заключение, что на процесс перемешивания смеси наибольшее влияние оказывает коэффициент заполнения рабочего объема перемешивающими элементами (фактор Х3). В меньшей мере влияют факторы Х2 (индукция в рабочем объеме), Х1 (частота вращения вала устройства), Х4 (период следования импульсов переключения полярности электромагнитного поля). Знак плюс показывает, что с увеличением значения факторов растет величина параметра оптимизации, знак минус показывает обратное (т. е. с увеличением данного фактора уменьшается интенсивность перемешивания смеси). Таким образом, на основании интерпретации уравнения регрессии подтверждены теоретические предпосылки, положенные в основу создания эффективно управляемого способа перемешивания с использованием энергии стационарного магнитного поля [1,5,10]. Выявленные факторы, диапазоны их варьирования и степень влияния на интенсивность перемешивания использованы при проектировании типовых ЭМС для переработки сырья различного целевого направления [11, 12, 13].
Библиографическая ссылка
Беззубцева М.М., Волков В.С. К ВОПРОСУ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ СМЕСИТЕЛЕЙ // Международный журнал экспериментального образования. – 2015. – № 9. – С. 117-119;URL: https://expeducation.ru/ru/article/view?id=8246 (дата обращения: 20.04.2024).