WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 7 |

Изанализа рисунка 15 следует, чтотеоретический коэффициентпроницаемости сухой цеолитовойфильтровальной перегородки увеличиваетсяс 0,09710-7 м2 при эквивалентномдиаметре частиц цеолита 0,002 м до 2,87 10-7м2 при эквивалентном диаметречастиц цеолита 0,01 м.

Изанализа рисунка 16 можно сделать вывод, чтокоэффициент проницаемости цеолитовойфильтровальной перегородки, пропитаннойсоевым маслом, при эквивалентном диаметречастиц цеолита 0,002 м составляет 0,05810-7м2, а при эквивалентном диаметречастиц цеолита 0,01 м увеличивается до 2,8310-7 м2.

Коэффициент проницаемости, полученный вэксперименте при использовании сухогоцеолита, является значимым параметромфильтровальной цеолитовой перегородки,который обоснованно использован приразработке математической модели процессаочистки растительных масел в вертикальныхфильтрующих конических центрифугах.

С целью оценки согласияэкспериментальных и теоретическихзависимостей коэффициентапроницаемости от характеристик цеолитапроведен эксперимент при фильтрованиирастительного масла через слой цеолитавысотой L (м)при гидростатическом напоре H (м) по формуле

kс = VL/FHg,(35)

где V– объемсоевого масла, прошедшего через слойцеолита, м3; – кинематическаявязкость соевого масла, м2/с; L– длина слояцеолита, м; F – площадь поверхностиосаждения, м2; – время прохождениямасла через цеолит, с; H–гидростатический напор, м.

Рисунок 17. Зависимостьэкспериментально-

го (ряд 1) итеоретического (ряд 2)коэффици-ен-

ентов проницаемостифильтровальной перегородки kс отэквивалентного диаметра частиццеолита d

Рисунок 18. Зависимостьтеоретического коэффициентапроницаемости фильтровальной перегородкипри очистке соевого масла отэкспериментального

С использованием экспериментальных итеоретических данных построен графикзависимости теоретического иэкспериментального коэффициентовпроницаемости фильтровальной перегородкипри очистке соевого масла отэквивалентного диаметра частиц цеолита(рисунок 17). На рисунке 18 приведеназависимость от теоретическогокоэффициента проницаемостифильтровальной перегородки при очисткесоевого масла отэкспериментального и полученоуравнение регрессии:

kс теор=1,0865 kсэксп.(36)

Припринятом уровне значимостиp<0,05 расчетный критерийФишера FR= 11,69 больше табличного Fт= 4,8,уравнение (36) значимо.

Следовательно, теоретическое уравнениедля оценки коэффициентапроницаемости допустимо использовать втеоретических выводах при разработкематематической модели процесса очисткирастительных масел в вертикальныхконических фильтрующих центрифугах.

Вчетвертой главе «Обоснованиеконструктивных и технологическихпараметров рабочих органов вертикальныхфильтрующих конических центрифуг»представлены структурная схемаэкспериментального исследования рабочегопроцесса вертикальных фильтрующихконических центрифуг, приведеныконструктивные схемы двух типоввертикальных фильтрующих коническихцентрифуг, рассмотрены оценочныепоказатели процесса очистки растительных масел, оценкадостоверности и значимости результатовэкспериментальных исследований.

В результате проводимыхнаучно-исследовательских работ потеоретическому обобщению исследованийпроцесса рафинации растительных масел исовершенствованию технологическогооборудования, были разработаны, изготовлены и испытаны экспериментальные вертикальныефильтрующие конические центрифуги ВФКЦ-1,ВФКЦ-2, ВФКЦ-3, принципиально отличающиесяконструктивно-кинематическимипараметрами и

защищенные патентами РФ№ 2108169, № 2313401 и № 2338598.

Исследования проводились наэкспериментальных центрифугах, конструкция которыхобеспечивала получение качественныхпоказателей процесса очистки приразличных режимах их настройки.

Исследовались две конструкции центрифугпервого типа (ВФКЦ-1, ВФКЦ-2) с выводом очищенного масла израбочего пространства черезперфорированные отверстия в верхней частинаружной обечайки ротора и центрифугавторого типа (ВФКЦ-3) с выводом очищенного масла израбочего пространства через регулируемыесечения отверстий в крышке ротора.

Изменениеплощади отверстий в крышке роторацентрифуги приводит к изменениюпроизводительности, за счет чегоизменяются качественные показателиочистки масел (22).

Теоретической основой всехразработанных конструкций центрифугявляется процесс разделения дисперсныхсистем в гравитационном и центробежномполях вертикального коническогофильтрующего ротора.

Нарисунке 19 приведена структурно-логическаясхема экспериментального исследованиярабочего процесса вертикальныхфильтрующих конических центрифуг сучетом факторов выявленных в процессетеоретического исследования.

.

Рисунок 19. Структурнаясхема экспериментального исследованиярабочего процесса вертикальныхфильтрующих конических центрифуг

Приисследовании центрифуги первого типаВФКЦ-1 в качестве критериев оптимизацииприняты: у1– массоваядоля нежировых примесей (%); у2– кислотноечисло (мг КОН/г);у3 – выходсоевого масла(кг/мин).

Вкачестве регулируемых факторов принятычастота вращения роторацентрифуги Х1(,с-1), высотафильтрующего слоя Х2 (h, м) и эквивалентныйдиаметр частиц цеолита Х3(d, м).Для каждого опыта матрицыпланирования были измереныкачественные показатели и выходсоевого масла.

Для оптимального сочетания факторов, прикоторых очищенное соевое масло имеетминимальные значения массовой долинежировых примесей и кислотного числа былизаданы области компромиссных значенийкритериев оптимизации (таблица 1) иэкстремальных значений.

Поскольку за экстремумповерхности отклика было взятокислотное число соевого масла,то компромиссная задача поотысканию условного экстремумарешалась методомСоболя-Статникова.

Таблица 1 –Области компромиссныхзначений

Уступка,%

Х1

Х2

Х3

у1

у2

у3

у1 =17,8

у2= 17,8

у2= 17,8


0,55


- 0,25


- 0,22


0,089


0,459


2,36

Врезультате решения компромиссной задачинезависимые переменные, влияющие накритерии оптимизации, имеют следующиезначения:

– частота вращенияротора центрифуги равна 195 с-1;

– высота слояфильтрующего материала, 175 мм;

– размеры частицфильтрующего материала, 5,0 мм.

Приоптимальном сочетании факторовкислотность соевого масласоставляет – 0,459 мг КОН/г, амассовое содержаниенежировых примесей – 0,089 %, выходсоевого масла – 2,36 кг/мин.

Нарисунке 20 представлены экспериментальныеи теоретические зависимости выходасоевого масла от размера частицфильтрующего материала, частотывращения ротора центрифуги и высотыфильтрующего слоя.

а) = 146 с-1, h= 0,3 мв)d = 0,006 м, h = 0,3 м г) = 146 с-1, d = 0,006 м

Рисунок 20.Экспериментальные и теоретическиезависимости выхода соевого масла наконической фильтрующей центрифуге ВФКЦ-1от размера частиц фильтрующего материала,частоты вращения ротора центрифуги ивысоты фильтрующего слоя:1 –теоретические,2 экспериментальные

Из представленных графиков видно, чторасчеты по теоретической формуле даютзавышенные результаты, это связано свлиянием неучтенных факторов, однако,характер зависимости одинаков ирасхождение данных для подобныхисследований не превышает допустимыезначения.

Приисследовании центрифуги второго типаВФКЦ-3 в качестве критериев оптимизацииприняты: разность плотностей очищенного масла и дисперсионной фазы (Y1), плотность очищенного масла (Y2),кислотное число очищенногомасла (Y3),массовая доля нежировых примесей (Y4),массовая доля влаги и летучих веществ(Y5)). Дляэкспериментальных исследованийиспользовали подсолнечное неочищенноемасло. Указанные качественные показателиочищенного масла определены в лабораторииНИИ химизации в соответствиисГОСТ Р 5471-89, ГОСТ Р 5481-89, ГОСТ Р 50456-92,ГОСТ Р 52110-2003, ГОСТ Р 52465-2005.

Вкачестве регулируемых факторовиспользовались частота вращенияротора центрифугиХ1(,с-1), площадь отверстий на выходеочищенного масла изцентрифугиХ2 (Fотв, м2), эквивалентныйдиаметр частиц цеолита Х3(d,м).

Для исследованийиспользовали экспериментальную центрифугу, имеющуюпараметры: минимальный радиус внутреннейобечайки конуса ротора rmin = 0,04 м,радиальное расстояние между внутренней инаружной обечайками ротора 2 = 0,028м, высотаротора H = 0,135 м, угол наклона35o междуобразующей ротора с вертикальной осьюцентрифуги, суммарный конструктивныйпоказатель kц = 0,00127 м3.

Дляпроверки теоретических исследований былапроведена серия многофакторныхэкспериментов типа 33 по симметричномунекомпозиционному плануБокса-Бенкина второгопорядка.Послеобработки результатов экспериментальныхданных, проведенной с помощью прикладнойпрограммы «Statistiсa-6» с использованием метода оценкиЛивенберг-Маркгуарда, былиполучены уравнениярегрессии для функций

=f (, d, Fотв),оч = f (, d,Fотв), K = f (, d,Fотв), П= f (, d, Fотв), В = f (, d, Fотв) (таблица 2).

Графическаяинтерпретация функции П =f (, d, Fотв) представлена на рисунке21.

Гипотезазначимости коэффициентов уравненийрегрессии оценивалась критериемСтъюдента, а адекватность – критерием Фишера.Уровень значимости всех критериев р<0,05.

Статистическая проверка подтвердилаадекватность полученных моделей ипозволила определить степень влияниякаждого из факторов на критерииоптимизации и установить пределы ихрациональных значений (таблица 3).

Таблица 2 – Результаты оценкиадекватности математических моделей иэкспериментальных данных

Критерий

оптимизации

Уравнения регрессии

R2

R

Fрасч.

Fтабл.


Разность плотностей,

кг/м3

Y=8,3+1,13Х1+0,77Х2 –1,43 Х3+0,00027Х2Х3–0,012Х12–0,0077 Х22 +0,014 Х22 – в кодированномвиде

0,919

0,844

10,8

4,10

оч. f..=0,036–0,07Fотв+0,0075Fотв+ +387,07Fотвd–0,000172–0,185F2отв+ 193750d2– враскодированном виде

0,954

0,911

23,9

4,40


Плотность очищенногомасла, кг/м3

Y=916,2 +0,83Х1 +0,045Х2 – 2,46Х3 +0,0007Х1Х2 ++0,0006Х2Х3 +0,0006Х2Х3 – 0,0087Х12 –0,0007Х22 ++0,024Х32– в кодированномвиде

0,918

0,842

8,88

5,40

оч = 923,3 –0,036– 1,07Fотв+0,0075Fотв + +387,07d –0, 000172 – 0,19 Fотв 2 + 193759d2 – враскодированном виде

0,954

0,911

16,9

4,80

Кислотное число очищенногомасла,

мг КОН/г

Y3 = 1,77 + 0,232Х1 + 0,084Х2 – 0,000015Х1Х2+ +0,000007Х1Х3 – 0,000045Х2Х3– 0,0023Х12 –

–0,000793Х22 – в кодированномвиде

0,888

0,788

7,43

4,80

K=2,78 + 0,00135 + 0,09Fотв 599,657d +

+ 0,000919Fотв 0,23d – 72,28Fотвd– 0,000012 + +0,02F2 +92812,5d2 – в раскодированном виде

0,955

0,912

13,8

6,60


Массовая доля нежировыхпримесей, %

Y4=1,43 + 0,44Х1 + 0,22Х2 – 0,23Х3 + 0,00001Х1Х2– – 0,000004Х1Х3– 0,000064Х2Х3 – 0,0044Х12 –

–0,0022Х22 + 0,0023Х32– вкодированном виде

0,951

0,904

12,6

5,40

П=0,09 +0,01 + 0,59Fотв–299,24d + 0,4d–

–0,0003Fотв –50,29Fотвd – 0,000042– 0,04Fотв2 ++ 51250,02d2 – враскодированном виде

0,924

0,853

7,74

5,40


Массовая доля влаги илетучих веществ, %

Y5 = 0,00002 + 1,69Х1 –1,82Х2 – 0,0518Х3 –

–0,00002Х1Х2 –0,00036Х1Х3 –0,00052Х2Х3 –

–0,0168Х12 + 0,0178Х22 + +0,00097Х32 – в кодированномвиде

0,831

0,691

23,8

6,60

В = –2,0 + 0,033– 0,7Fотв + 351,5d–0,0047Fотв –

– 0,1d – 638,6Fотвd – 0,00012 + 0,4Fотв2+

+ 312812,4d2 –в раскодированном виде

0,861

0,744

19,9

6,60

Fотв·10-6, м2

, с-1

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 7 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»