Тема: Сепарация частиц в ультразвуковом поле

Сортировка частиц на сегодняшний день является актуальной проблемой. В связи с тем, что существует множество различных материалов и соответственно к каждому предъявляются свои критерии. Поэтому там, где нужно применить сортировку и отделить одни материалы от других применяют различные виды сепараторов. Существующие технологии, применяемые на практике не являются автономными и требуют наличия рабочего персонала. К недостаткам можно отнести еще и ограниченный диапазон сортирующих частиц. К примеру, существуют жесткие ограничения по выборке материала, поэтому определенная часть полезных ископаемых в процессе сепарации не выделяется. Частицы обладающей слабой магнитной восприимчивостью не смогут пройти обработку в магнитном сепараторе. Полезное ископаемое в ходе первичной обработки может потерять свою форму и массу. Это сделает его не отличительным от основной пустой породы и в таком случае так же не смогут пройти сортировку полезные объекты в механическом, гидравлическом и центробежном сепараторе.
В связи с актуальными проблемами сортировки - предложена технология ультразвукового воздействия на частицы [9].
Посредством этой технологии частицы попадают в ультразвуковое поле, в котором распределяются по плотности и стараются занять более выгодное для них положение. Из определенных условий возникновений стоячих волн, при длине волны (частоты звука) соизмеримой с частицей, и высокой амплитуды звукового давления - начинается процесс левитации. Под действием, которой происходит разделения частиц от основной пустой породы. Левитации подвержены абсолютно любые твердые и жидкие материалы. Частицы могут быть не магнитные, диэлектрические и не однородные по поверхности. Данная технология может быть универсальной, автоматизированной, а так же иметь высокую селективность к материалу [5].
Работы по ультразвуковой левитации активно ведутся рядом стран: Англия (Бристольский университет), Россия (Томский государственный университет), Япония (Токийский университет), Литва (компания Neurotechnology), Великобритания (Сассекский университет).
Предметом и объектом исследования в данной работе является ультразвуковое акустическое поле, созданное ультразвуковыми излучателями, а так же ливитирующих в нем частиц.
Цели работы: создание прототипа ультразвуковой установки для бесконтактной сортировки объектов, соизмеримых с длиной волны ультразвука.
Для выполнения работы и достижения цели необходимо и достаточно решить следующие задачи:
1) Ознакомиться с принципом работы существующих сортирующих сепараторов;
2) Произвести моделирование акустического поля стоячей волны;
3) Моделирование динамики частиц в акустическом поле;
4) Разработка усилителя для запуска ультразвуковой решетки излучателей;
5) Реализация прототипа ультразвукового сепаратора;
6) Проведение экспериментальных исследований сортировки частиц в акустическом поле.
Купить

По итогу проделанной работы были получены следующие результаты:
• Проведено численное моделирование акустического поля излучателей.
• Проведено моделирование динамики частиц в акустическом поле.
• Разработан усилитель для питания излучателей ФАР.
• Реализован прототип ультразвукового сепаратора.
• Эксперименты показали возможность отделения частиц пенопласта от частиц из более плотных материалов посредством левитации частиц в ультразвуковом поле.
• В результате эксперимента по сортировке частиц было установлено, что для левитационой сортировки плотных объектов необходимо наращивать мощность излучателей.
• Из всех рассмотренных образцов лучше всего получилось осуществлять ультразвуковую сортировку смеси пенополистерола и картофельных хлопьев.

Купить