авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Удк 664.726.1(043.3) пневмосепарация продуктов размола зерна в процессе его переработки и транспортирования

На правах рукописи

ПЛОТНИКОВ Виктор Георгиевич УДК 664.726.1(043.3) ПНЕВМОСЕПАРАЦИЯ ПРОДУКТОВ РАЗМОЛА ЗЕРНА В ПРОЦЕССЕ ЕГО ПЕРЕРАБОТКИ И ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ Специальность 05.20.01 – Технологии и средства механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Барнаул 2007

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Алтайский государствен ный технический университет им. И.И. Ползунова (АлтГТУ)»

Научный консультант: кандидат технических наук, доцент Терехова Ольга Николаевна

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Трухина Вера Дмитриевна;

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Тейтельбаум Александр Ханинович Ведущее предприятие: Государственное образовательное учреж дение высшего профессионального обра зования «Алтайский Государственный Аграрный Университет (АГАУ)», г. Барнаул

Защита состоится «08» ноября 2007 года в 900 часов на заседании дис сертационного совета Д 212.004.02 в Алтайском государственном тех ническом университете им. И.И.Ползунова по адресу: 656099, г. Бар наул, пр. Ленина, 46, адрес сети Internet: www.astu.alt.ru;

E-mail:

ntsc@desert.secna.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Алтайского государ ственного технического университета им. И.И.Ползунова.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью Ваше го учреждения, просим направлять по указанному адресу на имя учено го секретаря диссертационного совета.

Автореферат разослан «05» октября 2007 г.

И.о. ученого секретаря Диссертационного совета Д 212.004. доктор технических наук, профессор Куликова Л.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время широкое распростра нение получили малогабаритные комплектные мельницы, работающие в системе предприятий агропромышленного комплекса. По данным Росстата на 1 января 2005 г. производством муки у нас в стране занима лось 495 средних и крупных предприятий и 1662 малых предприятия, суммарная мощность которых составила 10,8 млн. т. муки в год. В году в России насчитывалось всего 380 мельзаводов, которые, однако, производили 20 млн. т муки. В Алтайском крае насчитывается около 420 мельниц малой производительности, которые вырабатывают около 46% всего объема производимой в крае муки.

Российский Союз мукомольных и крупяных предприятий отме чает, что «на маломощных мельницах неэффективно используется сы рье, низкая производительность труда, применяются примитивные сла боразвитые технологии, нет возможности контролировать качество зер на и готовой продукции». Безусловно, мини-мельница не может по ка честву продукции и организации производства конкурировать с мельза водами, но заниматься вопросами повышения эффективности работы таких мельниц, необходимо.

Анализ мини-мельниц с целью улучшения их работы необходи мо вести по многим направлениям: с точки зрения технологической эф фективности, экономической эффективности, надежности оборудова ния, энергоемкости, эргономичности, ремонтопригодности, оснащен ности средствами дистанционного управления и контроля, экологично сти, возможности экономии тепла в зимнее время за счет введения ре жима рециркуляции воздуха в производственном помещении и др.

Кроме того, следует отметить, что мини-мельница – это не толь ко комплекс зерноочистительного, размольного, транспортного и аспи рационного оборудования, но и пожаро-взрывоопасный объект, кото рый должен быть оборудован устройствами взрывопредупреждения и взрывозащиты, где должен соблюдаться пылевой режим.

Технология современного мукомольного завода сложна и энерго емка, и мельница малой производительности не может являться его уменьшенной копией. В целях экономии, мельницы малой производи тельности работают по сокращенным технологическим схемам, в кото рых могут отсутствовать отдельные технологические операции, что, безусловно, отражается на качестве продукции.

Значительной экономии при неизменном качестве можно добить ся за счет применения в малых агрегатных мельничных модулях много функциональных устройств. В данной работе предлагается произво дить разделение продуктов размола зерна на этапе выделения твердой фракции из аэродисперсного потока при пневмотранспортировании в пневмоцентробежном классификаторе.

В системах пневмотранспорта зерноперерабатывающих пред приятий для отделения перемещаемого продукта от воздуха использу ются циклоны-разгрузители, запыленный воздух после которых посту пает на очистку в фильтры циклоны или батарейные циклоны, при этом он имеет еще высокую остаточную запыленность из-за низкой эффек тивности работы разгрузителя при выделении мелкодисперсных ча стиц.

Эффективное разделение аэродисперсных систем позволит из влечь из воздушно-пылевого потока ценные пищевые продукты, а так же снизить интенсивность изнашивания трущихся поверхностей обору дования и предотвратить возможность возникновения пылевых взры вов. Поэтому одной из задач, поставленной в данной работе – повысить качество отделения твердой фазы из аэросмеси в процессе пневмот ранспортирования за счет интенсификации центробежной сепарации мелкодисперсных частиц.

Методы инерционной центробежной сепарации мелкодис персных частиц широко распространены во многих отраслях промыш ленности и сельского хозяйства благодаря простоте конструкции ис пользуемых устройств, низкому расходу энергии и возможности рабо ты в условиях высоких температур и давлений.





В сельскохозяйственном производстве при работе блочно-мо дульных установок по переработке зерна в муку и крупу для очистки воздуха от пыли в аспирационных сетях, а также для отделения продук та от воздуха в пневмотранспортных сетях так же используют инерци онно-гравитационные центробежные пылеотделители – циклоны. Од нако данный тип отделителей имеет и ряд недостатков таких как - низ кая эффективность очистки при работе на полидисперсных аэрозолях, что не позволяет применять режим рециркуляции воздуха в помеще нии. Как показывает опыт работы сепарационной техники, наибольший эффект разделения можно достичь при помощи устройств, которые в своей работе применяют не один, а несколько принципов сепарации и факторов определяющих данный процесс.

Пылевые частицы в циклоне сепарируются в кольцевом про странстве между двумя цилиндрическими поверхностями, расположен ными концентрично.

Из литературных данных известно, что дисперсность отделяемых в циклоне частиц тем мельче, чем меньше вязкость воздуха и наружный радиус циклона и чем больше плотность пыли, частота вращения ча стиц пыли и число витков, которое она совершает.

Вязкость для данного состояния воздуха - величина постоянная, также как и плотность для пыли данного типа. Уменьшать отношение наружного радиуса циклона к внутреннему не возможно до бесконеч ности. Следовательно, чтобы повысить эффективность сепарации мел кодисперсной пыли в центробежном отделителе, необходимо увеличить частоту вращения частиц или создать такие условия сепарации, при ко торых частица совершала бы максимальное число витков, двигаясь по винтовой траектории в кольцевом пространстве.

В пылевоздушных потоках, разделяемых в циклонах и циклонах разгрузителях, содержится значительное количество мелкодисперсных частиц, и при увеличении эффективности работы пылеотделителей данного типа, речь идет именно о таких частицах.

В данной работе рассматривается поведение частицы в центро бежно-гравитационном поле, при изменении различных влияющих на процесс сепарации параметров, рассматривается теоретическая часть проектирования пневмоцентробежного классификатора, предназначен ного для разделения продуктов размола зерна с возможностью улавли вания мелкодисперсных частиц, очистки воздуха от пыли.

В основном изучается процесс выделения частиц с последую щим их осаждением на поверхность и вибротранспортированием по ней. Формулируются дифференциальные уравнения движения отдель ной частицы в воздушном вращающемся кольцевом пространстве, а также пневмоинерционного осаждения частицы на внутреннюю по верхность наружного конуса кольцевого пространства, с дальнейшим виброперемещением по ней.

Одной из задач современного производства является снижение пылевыделений на каждом этапе обработки и переработки зернового сырья.



Продукты измельчения зерновых материалов состоят из частиц различной дисперсности и неправильной геометрической формы. Раз деление таких частиц, их поведение в аппаратах, взаимодействие с ра бочими органами неодинаково. Поэтому для обоснованного выбора и правильной оценки работы разделительных устройств необходимы све дения о дисперсном составе продуктов размола.

Задача получения высококачественной продукции в условиях производства с помощью ситового разделения продуктов размола при водит увеличению площади производственных помещений, занимае мых оборудованием, к многократному перемещению продуктов как внутри отдельной машины, так и от одной машины к другой, что вле чет за собой значительные затраты электроэнергии. Кроме того, диапа зон размеров разделяемых частиц ограничивается проходным размером отверстий сит. Исходя из вышесказанного, актуальным направлением является научный поиск методов разделения аэродисперсных потоков, основанных на других принципах, например, центробежных, пневмо центробежных. Важной особенностью работы классификаторов такого типа является возможность выделения весьма тонкой фракции с разме рами до 90 мкм, характеризующиеся высоким содержанием белка, что современные ситовые поверхности не позволяют.

Цель и задачи исследования. Цель настоящего исследования – повышение эффективности процесса разделения продуктов размола зерна в процессе их пневмотранспортирования на зерноперерабатыва ющих предприятиях. Для достижения указанной цели были поставле ны следующие задачи:

- разработать основы механико-технологической модели процес са сепарации продуктов размола в кольцевом канале, заключенном между двумя твердыми вращающимися виброконусами, и обосновать выбор параметров;

- определить экспериментально оптимальные параметры раз деления продуктов размола в пневмоинерционном класси фикаторе, сравнить их с данными, полученными математи ческим моделированием.

Объект исследований. В качестве объекта исследований рассматривался процесс пневмосепарации продуктов размола и устройство для его осуществления на малогабаритной мельнице.

Предмет исследований состоит в установлении взаимосвязи между эффективностью процесса разделения продуктов размола зерна в пневмоцентробежном поле и взаимодействием продуктов размола с виброповерхностью.

.

Научная новизна. Разработан способ разделения продуктов раз мола зерна в центробежно-гравитационном поле и устройство для его осуществления, которое может применяться в качестве классификатора и разгрузителя в системах пневмотранспорта, как для отделения про дукта от воздуха, так и для отбора отдельных фракций из продуктов размола зерна, поступающих с различных систем.

Получено математическое описание и определены основные за кономерности процесса сепарации частиц в кольцевом воздушном ка нале, определены скорости и ускорения движения частиц.

Исследовано влияние различных факторов на процесс сепарации в пневмоцентробежном классификаторе.

На основе принципов механики разработана модель перемеще ния частиц по поверхности рабочего элемента. Все это позволило раз работать рекомендации по проектированию пневмоцентробежного классификатора, предназначенного для разделения продуктов размола зерна.

Практическая ценность. По результатам работы и на основа нии проведенных исследований обоснованы технологические режимы сепарирования продуктов размола зерна на зерноперерабатывающих предприятиях.

Все расчеты производились при помощи математического редак тора Mathcad 6.0 PRO.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на Вось мой всероссийской научно-практической конференции «Современные проблемы техники и технологии пищевых производств», третьем спе циализированном конгрессе зернопереработчиков «Нивы России» (Бар наул, 2005 г).

Результаты диссертационной работы внедрены в учебный про цесс по кафедре «Машины и аппараты пищевых производств» АлтГТУ им И.И. Ползунова.

Пневмоинерционный классификатор был испытан в произ водственных условиях на ЗАО «Алейскзернопродукт» им. С.Н. Старо войтова, получен акт о внедрении.

Принято к внедрению техническое предложение по использова нию пневмоинерционного классификатора-разгрузителя для разделе ния продуктов размола зерна, получен акт о внедрении результатов НИР (ОКР) на ООО «Машиностроительный завод «Мельник».

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 печат ных работ, в том числе работа в журнале, рекомендованном ВАК для опубликования результатов кандидатских и докторских диссертаций, получен патент РФ на изобретение.

В процессе работы над диссертацией автор пользовался научны ми консультациями доктора технических наук, профессора кафедры «Машины и аппараты пищевых производств» В.Л. Злочевского.

Структура и объём диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и мето дов исследования, экспериментальной части, теоретической части, вы водов, библиографического списка литературы из 108 наименований, в том числе 6 иностранных. Работа изложена на 152 страницах машино писного текста, содержит 54 рисунка, 13 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

.

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сфор мулированы цель и задачи исследований, указана научная новизна и практическая ценность, приведены сведения об апробации результатов работы.

В первой главе дана общая оценка методов и устройств, исполь зуемых для сепарирования аэродисперсного потока на предприятиях агропромышленного комплекса, устройств для отделения твердой фазы из аэросмеси в системах пневмотранспорта, а так же анализ пневмо центробежных классификаторов, предназначенных для разделения про дуктов размола зерна на фракции.

На основе анализа способов и конструкций пневмоцентробеж ных классификаторов, предложено устройство для повышения эффек тивности разделения продуктов размола на фракции. За основу взят центробежный классификатор с наличием перфорированных конусов.

Во второй главе разработаны основы механико-технологиче ской модели процесса сепарации продуктов размола в кольцевом кана ле, заключенном между двумя твердыми вращающимися виброконуса ми, и обоснован выбор параметров. В основном изучается процесс вы деления частиц и последующее их вибротранспортирование на поверх ности оседания. Составленыны дифференциальные уравнения движе ния отдельной частицы в воздушном вращающемся кольцевом про странстве, а также на поверхности оседания, совершающей виброколе бания.

Аэродисперсный поток Вывод твёрдой фракции Аэропоток Рисунок 1 - Модель пневмосепаратора Основная рабочая часть сепаратора состоит из 2-х усеченных ко нусов, которые являются соосными и равномерно вращаются вместе с валом АВ вокруг вертикальной оси (рисунок 1).

В кольцевой вращающийся канал (с расходом - Q, м3/с и скоро стью - v, м/с) подается аэросмесь в процессе пневмотранспорта продук тов размола. В канале поток предварительно закручивается крыльчат кой. Затем он поступает в кольцевое пространство, где вращательные скорости частиц воздуха и твердой фазы вокруг оси АВ приближаются к соответствующим скоростям точек конусов. Это пространство являет ся рабочей областью.

Рассмотрим уравнение движения частицы в воздухе, не находя щейся вблизи внешней конической поверхности при действии на нее силы тяжести mg и силы аэродинамического сопротивления Fс m - масса частицы).

(здесь Воспользуемся неподвижной цилиндрической системой с коор динатами r, z,, где r - расстояние частицы до оси вращения ко нусных поверхностей, z - вертикальная координата, отсчитываемая вверх от основания внешнего конуса, - угловое смещение (в радиа нах) частицы в горизонтальной плоскости относительно произ вольной неподвижной плоскости, проведенной через ось вращения.

Соответствующие дифференциальные уравнения движения ча стицы имеют такой вид:

mаr = FrС, ma = FцС, (1) ma z = mg + FzС ;

здесь а r - радиальное ускорение, a - тангенциальное, a z вертикальное.

Будем считать, что воздушный поток движется между усеченны ми конусами как твердое тело при винтовом движении. Это означает, что поток вращается вместе с усеченными конусами вокруг оси Оz с угловой скоростью, равной угловой скорости конусов, и поступатель но движется вверх вдоль образующей конусов с известной постоянной скоростью на входе u. Тогда на входе составляющие u r и u z вектора скорости равны соответственно u sin и u cos. Пусть r0 – ра диус нижнего основания внешнего усеченного конуса, r – радиус основания внутреннего усеченного конуса. Тогда площадь сечения между конусами в основании S 0 = ( r1 r0 ), а расход воздуха через 2 нижнее основание за единицу времени равен u z S 0. Обозначим через u z (z ) скорость воздуха вдоль оси Oz на высоте z, а S(z) – площадь се чения на высоте z.

Скорость воздуха в точке с координатами r,, z имеет следу ющие составляющие:

u cos 2 ztg, u r ( z ) = u z (t )tg.

u = r, u z (z ) = 1+ r1 + r (2) Скорость движения частицы относительно воздуха v ОТН :

= r ( ), = r u r (z), = z u z (z) ОТН rОТН z ОТН. (3) Сила аэродинамического сопротивления, действующая на части цу, предполагается зависимой от квадрата относительной скорости v ОТН и противоположна ей по направлению:

v FС = k1v отн отн = k1v отн v отн, (4) vотн k1 - постоянный коэффициент пропорциональности, ин здесь дивидуальный для частицы, v отн - модуль относительной скорости ча стицы. Коэффициент k1 можно найти, задавшись скоростью витания vвит данной частицы, которую можно определить экспериментально для частиц определенной массы и определенных размеров:

k1 = mg v вит.

C учетом последних выражений запишем уравнения (1) в таком виде:

k = r 2 (r u r ( z )) отн, r m k r = 2r r ( ) отн, (5) m k = g - ( z u z ( z )) отн.

z m Выделим движение частицы относительно поверхности конуса, представив угол абсолютного поворота частицы через угол по ворота частицы относительного поверхности конусов: = + t, где t - угол поворота конусов. Это будет особенно важно при переходе частицы на поверхность внешнего конуса. Согласно этому, перепишем уравнения (5):

k r = r( + ) 2 (r u r ( z )) отн, m k r = 2r ( + ) r vотн, (6) m k = g - 1 ( z u z ( z ))vотн.

z m Система уравнений (6) дополняется следующими начальными условиями при t = 0 :

= 0, z = u z.

r = r0, = 0, z = z 0 = 0, r = u r, (7) После интегрирования уравнений (6) можно найти уравнения движения частицы: r = r (t ), = (t), z = z(t).

Нелинейная система дифференциальных уравнений (6) была ре ализована на ЭВМ численным методом. Результаты расчетов, конечно, будут зависеть от большого числа постоянных параметров системы.

Чтобы уменьшить это число, а сами результаты сделать более доступ ными для анализа, приведем уравнения (6) к безразмерному виду:

~ = r ( + 1) 2 k (r u r ( z ))vотн, r ~ r = 2r ( + 1) k r vотн, (8) ~~ = -k ин - k ( z - u z ( z ))vотн.

z Безразмерные постоянные параметры определяются по форму ~ ~~ ~ ~ u = u /( r1 ), k ин = g/(r1 2 ), k = g / v 2 вит, лам:

~ v вит = v вит /(r1 ). (9) Таким образом, имеем четыре параметра (9). Кроме этих пара метров движение частицы зависит от ее начальных условий. Была раз работана программа, позволяющая моделировать процесс сепарации частиц различной дисперсности при различных начальных условиях, результаты представлены в графическом виде.

На рисунках 2 - 4 показаны основные результаты расчетов для различных значений постоянных параметров:

r1 = 0,1м, r0 = 0,08 м, - 0,4 + 0,7 рад, 40 75 рад/с, v вит 0,05 м / с, ~ p 10, 0 f 3, 1 Н 4, u z = 3 м/c.

~ gr ~ k = 2 1. Поэтому задание величины k Заметим, что одно vвит v вит значно определяет и наоборот. Так, например, для ~ v вит = 0,05 м / с, коэффициент k = 24,5, при v вит = 0,1м / с ко ~ ~ эффициент k = 98, при v вит = 0,2 м / с коэффициент k = 392.

На всех рисунках все параметры безразмерные и, как и в преды дущих параграфах, знак тильда над ними опускается. Кроме того, опус кается знак тильда над коэффициентами на подписях в рисунках.

Для сепарации частиц из воздуха основное значение имеет пара метры:,, r1, u, vвит и начальное расстояния r частицы от оси вращения.

Примеры расчетов траекторий частиц при ее сепарации показаны на приведенных ниже рисунках. Так, в частности, на рисунках 2, 3 для угла конусности = 0,2 приведены зависимости безразмерных ве личин z от r, которые являются весьма типичными по своему виду.

Предполагается, что в начальный момент времени частица находится на нижнем основании в непосредственной близости от внутреннего ко нуса, причем ее скорость совпадает со скоростью воздуха. Рисунок соответствует угловой скорости вращения = 75рад/с, а рисунок 3 значению =40рад/с.

Из рисунков видно, что более «крупные» частицы с малыми ско ростями витания достигают поверхности внешнего конуса на меньшей высоте, чем «мелкие». Кроме того, на координаты точки оседания ча стицы на стенку существенное влияние оказывает угловая скорость вращения. Это связано с тем, что при = 75 рад/с центробежная сила инерции частицы Fц = m 2 r примерно в 46 раз больше ее силы тя жести в то время как для = 40 рад/с - всего в 13 раз. Траектории пока зывают, что для оседания частицы на поверхность в пределах рабочей области необходимо большое значение центробежной силы инерции частицы. Для этого нужно получить достаточно большую угловую ско рость вращения конусов и воздуха. Кроме этого, если взять расстоя ние между конусами является относительно малым, то частицы уже в начале сепарации окажутся вблизи поверхности оседания. При этом удается сепарировать более легкие частицы с малыми скоростями вита ния.

Для траекторий характерным является также практически линей ная зависимость z от r. вдоль вертикальной оси. Это связано, прежде всего, с тем, что радиальная скорость очень быстро возрастает, а затем практически не меняется (см. рисунок 4).

Рисунок 2 - Зависимость координаты z частицы от r, = рад/с, = 0,2.

В качестве примера на рисунке 3 показана зависимость r от. Он дает представление о траектории частиц при их движении по поверхности рабочего элемента пневмоинерционного разгрузителя классификатора.

Рисунок 3 - Зависимость координаты z частицы от r, =40 рад/с, = 0,2.

Рисунок 4 - Зависимость r (t ) (нижняя кривая) и z (t ) (верх няя кривая) при =75рад/с, = 0,2, k = 98.

Анализ траекторий движения позволяет сделать вывод о возмож ности эффективного тонкого разделения частиц различной дисперсно сти.

Сформулированные механико-технологические основы опреде ляют пути совершенствования работы мельниц с пневмотранспортны ми системами. Разработка разгрузителей нового поколения позволит изменить технологические потоки и определить возможность формиро вания продуктов размола после первой размольной системы.

Третья глава. Исследования проводили в научно-исследователь ской лаборатории кафедры «Машины и аппараты пищевых произ водств» Алтайского государственного технического университета им.

И.И. Ползунова.

Для проверки основных теоретических положений работы, а так же для определения оптимальных кинематических и технологических параметров работы пневмоинерционного классификатора разработана программа экспериментальных исследований, которая включает в себя:

- исследование влияния удельного расхода воздуха на эффективность пневмосепарирования;

- определение оптимальных кинематических параметров пневмоклассификатора;

- определение оптимальной частоты вращения ротора пневмоцентробежного классификатора и входной скорости воздушного потока в установку на эффективность сепарирования.

В качестве объекта исследования принят процесс разделения продуктов размола зерна и выделения пыли в пневмоцентробежном классификаторе. Порядок проведения эксперимента был определен со гласно ГОСТов и методик расчета плановых показателей по охране ат мосферного воздуха зерноперерабатывающих предприятий и элевато ров.

Для определения параметров при проведении экспериментов и их анализа применялось типовое лабораторное оборудование: весы аналитические «Sartorius» BP 121 S ГОСТ 24104-2001, дифференциаль ный манометр цифровой ДМЦ - 01/М, ротаметр N 6123139 типа РМ-У класса точности по ГОСТ 13045-81, барометр N 1245 типа МД-49-2, линейка миллиметровая, сито, вольтметр типа М42100, трансформатор типа ЛАТР - 2М.

Планирование эксперимента и статистическая обработка опыт ных данных и анализ полученных результатов проводились классиче ским методом при использовании стандартных программ.

Четвёртая глава. Эффективность работы классификатора это комплексный показатель, он определяется наибольшей степенью выде ления фракций из аэрозольсмеси при наименьших энергетических и эксплуатационных затратах.

Для проведения испытаний использовалась экспериментальная установка пневмоинерционного классификатора. Был спланирован и поставлен двухфакторный эксперимент ПФЭ23.

Экспериментальные исследования были направлены на определение влияния частоты вращения ротора пневмоинерционного классификатора и входной скорости воздушного потока в установку на эффективность отделения фракции манной крупы из продуктов размола зерна.

Цель данного эксперимента в определении наиболее оптималь ного соотношения входной скорости и частоты вращения, при которых значение эффективности отделения нужной фракции будет максималь ной.

Все расчеты по двухфакторному эксперименту производились при помощи математического редактора Mathcad 6.0 PRO, позволяю щего с максимальной точностью и быстротой производить любые мате матические вычисления. Ввод данных и вывод результата осуще ствляется с экрана в виде матрицы или графика. Ниже приведен расчет двухфакторного эксперимента ПФЭ23.

По результатам эксперимента составлено и решено уравнение регрессии в виде полинома третьей степени, включающее члены, учи тывающие эффект парного межфакторного взаимодействия:

y ( x1, x 2 ) = b0 + b1 x1 + b2 x 2 + b3 x12 + b4 x 2 + b5 x1 x 2 + b6 x13 + b7 x 2 Результаты эксперимента представлены в графическом виде на рисунке 5.

, % 500 750 1000 1250 v, м/с 1,, об/мин Рисунок 5 - Графическое представление матрицы эффективности 2, отделения манной крупы, % как графика поверхности Таким образом, можно сделать вывод о наиболее благоприятном сочетании значений входной скорости и частоты вращения ротора классификатора, при котором эффективность отделения манной крупы будет максимальной.

Как видно из графика на рисунке 5 максимальная эффективность отделения соответствует входной скорости 2,5 м/с, при частоте вращения ротора 1350 об/мин.

С увеличением максимального размера частиц полидисперсного продукта, поступающего в классификатор, его рабочая зона также должна быть увеличена. Данная закономерность позволила разработать ряд предложений по усовершенствованию существующей конструкции экспериментального образца классификатора с целью организации воз можности выделения в нем большего количества фракций.

Использование данной установки позволяет более эффективно разделить на фракции продукты размола и увеличить производитель ность. Данное устройство позволяет отделять продукт от воздуха, а так же разделять продукт на фракции.

На основе проведенных теоретических и экспериментальных ис следований был разработан пневмоинерционный классификатор, пред назначенный для очистки воздуха от мучной пыли и фракционирова ния продуктов размола в производственных условиях, представляющий собой циклон с встроенным в него набором вращающихся конических рабочих элементов.

В данном устройстве реализован способ вибрационного транс портирования продуктов, осевших на поверхности рабочих элементов, рассмотренный подробно в теоретической части данной диссертацион ной работы.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 1. Повышение эффективности процесса сепарирования продуктов размола зерна и воздушно-пылевого потока достигнуто путем проведения теоретических и экспериментальных исследований процесса разделения продуктов размола на зерноперерабатывающих предприятиях. Разработаны основы механико-технологической модели процесса сепарации продуктов размола в кольцевом канале, заключенном между двумя твердыми вращающимися виброконусами, и обоснован выбор параметров. Модель описывается системой дифференциальных уравнений.

2. Анализ процесса сепарации частиц со скоростями витания от 0,05 до 0,5 м/с, определил схему и параметры пневмоинерционного классификатора с кольцевым воздушным каналом. Для вывода частиц, осевших на стенке внешнего конуса, использован вибрационный метод, предусматривающий сообщение конусу колебаний перпендикулярно его оси вращения.

3. На основе анализа результатов математического моделирования процесса сепарирования аэродисперсной смеси, были получены основные кинематические параметры классификатора. Так наиболее оптимальной считается угловая скорость вращения конусов =(80-150)рад/с (n (765-1435)об/мин).

4. Созданная с учётом результатов математического моделирования экспериментальная установка пневмоинерционного классификатора позволила спланировать и поставить двухфакторный эксперимент, направленный на определение оптимального режима работы при сепарации продуктов размола. По экспериментальным данным составлены уравнения регрессии в виде полинома третьей степени, выявлены наиболее благоприятные значения входной скорости и частоты вращения ротора классификатора. По экспериментальным данным, обработанным при помощи ЭВМ, наиболее оптимальным сочетанием частоты вращения и входной скорости воздуха, при котором значение эффективности разделения максимально, является входная скорость 2,5 м/с, частота вращения ротора 1350 об/мин.

5. С целью повышения эффективности разделения продуктов размола зерна и выделения мучной пыли в работе предложен метод, основанный на использовании центробежно-инерционного поля, полученного между двумя вращающимися коаксиальными поверхностями при прохождении между ними воздушного потока.

Предложена модель классификатора, представляющий собой циклон с встроенным в него набором вращающихся конических рабочих элементов.

6. Классификатор адаптирован в производственных условиях и подтверждено, что он обладает высокой эффективностью разделения продуктов размола зерна с размером частиц от 0,5 до 250 мкм.

Результаты диссертационной работы внедрены в учебный про цесс и используются при ведении курсового и дипломного проектиро вания для студентов специальности 17.06.00 МАПП.

Внедрение разработанного устройства позволит сэкономить зна чительное количество электроэнергии. Годовой экономический эффект от внедрения на мельнице производительностью 12 т/сут составит тыс. руб., а на 430 т/сут – 163 тыс. руб.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Злочевский, В.Л. Пути снижения энергозатрат при производстве муки / В.Л. Злочевский, В.Г. Плотников // Вестник Алтайского научно го центра Сибирской Академии наук высшей школы: научный и обще ственно-информационный журнал. – 2005. – №8. – С. 43–52.

2. Злочевский, В.Л. Анализ движения частиц в центробежном кольцевом сепараторе / В.Л. Злочевский, О.Н. Терехова, В.Г. Плотни ков // Третий специализированный конгресс зернопереработчиков «Нивы России»: сб. материалов (25-27 октября 2005г). – Барнаул: АзБу ка, 2005. – С. 12–16.

3. Злочевский, В.Л. Движение твердой частицы в воздушном пото ке / В.Л. Злочевский, О.Н. Терехова, В.Г. Плотников // Третий специа лизированный конгресс зернопереработчиков «Нивы России»: Сб. ма териалов (25-27 октября 2005г). – Барнаул: АзБука, 2005. – С. 25–28.

4. Злочевский В.Л. Движение частицы на поверхности конуса сепа ратора / В.Л. Злочевский, О.Н. Терехова, В.Г. Плотников // Третий спе циализированный конгресс зернопереработчиков «Нивы России»: Сб.

материалов (25-27 октября 2005г). – Барнаул: АзБука, 2005. – С. 29–32.

5. Злочевский В.Л. Пневмосепарация продуктов размола и пыли / В.Л. Злочевский, О.Н. Терехова, В.Г. Плотников // Третий специализи рованный конгресс зернопереработчиков «Нивы России»: Сб. материа лов (25-27 октября 2005г). – Барнаул: АзБука, 2005. – С. 72–76.

6. Злочевский В.Л. Пневмоцентробежный классификатор-разгрузи тель / В.Л. Злочевский, О.Н. Терехова, В.Г. Плотников // Техника в сельском хозяйстве. Научно-теоретический журнал. – 2007. – №4. – С.6– 9. (Печатное издание рекомендованное ВАК для опубликования результатов кандидатских и докторских диссертаций) 7. Плотников В.Г. Пневмоцентробежный классификатор / В.Г.

Плотников, В.Л. Злочевский, О.Н. Терехова // Современные проблемы техники и технологии пищевых производств: (8-я республиканская научно-практическая конференция с международным участием, 15- декабря 2005 г.). – Барнаул, 2005. – С. 19 – 23.

8. Пат. 2286855 RU C1, МПК B07D 7/00. Способ пневмосепарации дисперсного материала / В.Л. Злочевский, В.В. Савинков, В.Г. Плотни ков. – № 2005111118/03;

заявл. 15.04.2005;

опубл. 10.11.2006;

Бюл.

№31.



 


Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.