Vliv velikosti částic na proces granulárního míchání metodou diskrétních prvků

Anna PAŘÍKOVÁ

Bachelor's thesis

Effect of Particle Size on Granular Mixing Process by Using Discrete Element Method

Abstract:

Tato práce se zabývá vlivem velikosti částic na proces granulárního míchání metodou diskrétních prvků. Simulace byly provedeny ve vertikálním válcovém mixeru s částicemi o průměru jeden, dva a čtyři milimetry a úhlovými frekvencemi lopatek 15 a 150 otáček za minutu. Počet částic byl zvolen s ohledem na zachování celkové hmotnosti částic. Bylo zjištěno, že proces míchání probíhá efektivněji v případě částic s vyšším průměrem, což je způsobeno výraznější disperzí větších částic, zatímco menší částice mají tendenci se shlukovat díky převládající disipaci energie. Homogenizaci podporují primární a sekundární toky, přičemž průměr částic nemá významný vliv zejména na tvar a intenzitu sekundárních toků. Pro primární tok je důležité propojení mezi tangenciálním a axiálním pohybem částic. Významným jevem ovlivňujícím homogenizaci je prostorová závislost úhlové rychlosti částic kolem osy otáčení míchadla, která podporuje tvorbu rozmanitých tokových vzorů. Sekundární toky se zapojují do procesu míchání v podobě recirkulačních zón, zejména pro axiální počáteční konfiguraci.

Abstract:

This thesis focused on effect of particle size on granular mixing process by using Discrete Element Method. Simulations were performed in vertical cylindrical mixer for spherical particles of diameters one, two and four millimeters and blades rotational speeds 15 and 150 rpm. The number of particles was chosen in order to keep overall mass of particles constant. It was found out the mixing process is more effective with increasing particle diameter. It is the result of higher particle dispersion in cases of bigger particles while small particles tend to cluster due to prevailing dissipation. Homogenization is supported by primary and secondary flows, whereas particle diameter does not have a significant effect particularly on the shape and intensity of the secondary flows. For the primary flow, interconnection between tangential and axial movement of particles is important. A very important phenomenon affecting homogenization is spatial dependency of rotational velocity, which supports formation of various flow patterns. The secondary flows integrate into the mixing process in form of recirculation zones, especially for the axial initial packing configuration.

Keywords

granulární míchání, velikost částic, struktura toku, homogenizace, metoda diskrétních prvků

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 25. 4. 2019

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. Jaromír Havlica, Ph.D.

JAN EVANGELISTA PURKYNĚ UNIVERSITY IN ÚSTÍ NAD LABEM

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Chemistry / Toxicology and Hazardous Waste Analysis