WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |

Влияниечастоты вращения ротора центрифугиХ1() иплощади отверстий на выходе очищенногомасла из центрифуги Х2(Fотв) прификсированном значении эквивалентного диаметра частиццеолита Х3(d=0,002м)П = –0,26 + 0,014 + 0,42Fотв

–4,4110-52– 0,0003Fотв –0,046Fотв2

d,м

, с-1

Влияние частотывращения ротора центрифуги Х1() иплощади отверстий на выходеочищенного масла из центрифуги Х2(Fотв)при фиксированном значенииэквивалентного диаметрачастиццеолитаХ3(d = 0,002м)

П=–0,26+0,014 +0,42Fотв

–4,4110-52– 0,0003Fотв – 0,046Fотв2

d, м

Fотв·10-6,м2

Влияние площадиотверстий на выходе очищенного масла изцентрифуги Х2(Fотв) и эквивалентногодиаметра частиц цеолитаХ3(d) при фиксированнойчастоте вращения роторацентрифуги Х1( = 150с-1)

П=0,87 +0,47Fотв 304,62d –

–0,031Fотв2 50,29Fотвd+ 59423,08d2

Рисунок 21. Зависимостьмассовой доли нежировых примесейподсолнечного масла отконструктивно-кинематических факторовцентрифуги

Из анализа экспериментальных исследованийследует что рациональными параметрамицентрифуги по критерию оптимизации (доли нежировых примесей в очищенном масле) являются:частота вращения ротора центрифуги <300с-1,эквивалентный диаметр частиц цеолитаd=0,002…0,004 м,площадь отверстий на выходе масла изцентрифуги Fотв<2,510-6 м2,при этоммассовая доля нежировых примесей не превышает нуля.

Таблица 3 – Рациональныепараметры анализируемых факторов процессаочистки подсолнечного масла на центрифугеВФКЦ-3

Сиспользованием программы «Eхсel» поэкспериментальным данным построенграфик (рисунок 22), характеризующийадекватность теоретической иэкспериментальной разности плотностей,и получено уравнение регрессии

экс= 1,003 теор+0,04.(37)

Теснота связи между теоретическими иэкспериментальными значениямиразности плотностейхарактеризуется коэффициентамидетерминации R2=0,95 и корреляцииR=0,97 придоверительной вероятности р<0,05, чтохарактеризует хорошую связь.Математическая модель (37) адекватнаэкспериментальным данным, так какрасчетный критерий Фишера Fкр=96,3больше табличного Fтабл=3,9.

Рисунок 22. Зависимостьтеоретической (линейный ряд 1) разностиплотности очищенного подсолнечногомасла и дисперсионной фазы отэкспериментальной (ряд 1)

Результаты исследований позволилисформулировать требования к параметрамвертикальных конических фильтрующихцентрифуг, подтвердили обоснованностьтеоретической базы рабочего процессарафинации растительных масел впринципиально новых конструкцияхцентрифуг.

Экспериментальными исследованиямиподтверждены основные теоретическиеположения: адекватность математическихмоделей процесса очистки растительныхмасел на центрифугах первого и второготипов и математических моделейтехнологической линий. Подтвержденыматематические модели оценки индексапроизводительности, объема рабочегопространства, площади осаждения, мощностипривода центрифуги, оценки качественныхпоказателей очищенных растительных масел,параметров фильтровальной перегородки изависимость качественных показателейочищенных масел от основного параметраматематической модели – разности плотности,достоверность принятой теории очисткирастительных масел при движенииэлементарного объема в межобечаечномпространстве ротора.

Достоверность полученных результатовподтверждается строгостью теоретическихисследований и использованием современныхметодов обработки экспериментальныхданных.

В пятой главе«Реализация и эффективность результатовисследования» приведены основныенаправления реализации результатов.

Результаты исследований исформулированные на их основе предложенияи новые технические решения использованыпри создании экспериментальных образцовконических вертикальных фильтрующихцентрифуг, а также их техническойдокументации.

Краткая аннотация внедрения результатовисследования приведена на странице 6автореферата.

Научные разработки по теме диссертациипривели к новым техническим решениям,которые использованы в конструкциирекомендуемой вертикальной коническойфильтрующей центрифуги ВФКЦ-4 (рисунок 23).Принципиальное отличие даннойцентрифуги конструктивно- кинематические особенностирабочего органа.

В центрифуге ВФКЦ-4 предусмотрено устройство дляцентробежной выгрузкиотработанного цеолита, что упрощаетэксплуатацию. Устройство состоит изрегулируемого по высоте кольца 12,расположенного в пространстве междуобечайками 5 и 11. Перед выгрузкой цеолитадиск устанавливается в верхнем положении иоткрывает отверстия в цилиндрическойчасти наружной обечайки 5.

Конструкция вертикальнойфильтрующей конической центрифуги, предлагаемой на основаниипроведенных исследований, позволяет заменить многостадийный процессочистки в одном техническом средстве иполучить масло,соответствующее требованиям нормативныхдокументов.

Всоответствии с методологической базойразработан порядок расчетавертикальной конической фильтрующейцентрифуги. Схема расчета параметроввертикальных конических фильтрующихцентрифуг приведена нарисунке 24.

Насхеме ротора (рисунок 23) показаныосновные конструктивные параметрыцентрифуги, подлежащие расчету:минимальный радиус rmin внутренней обечайки ротора 11, максимальный радиусrmax внутренней обечайки 11,минимальный радиус Rmin, наружной обечайкиротора 5, максимальный радиус Rmaxнаружной обечайки 5, угол наклонаобразующей конуса ротора относительновертикальной оси центрифуги. Необходимо такжерассчитать высотуротора Нцентрифуги и радиальноерасстояние 2между внутренней 11 и наружной 5 обечайкамиротора.

Рисунок 23. Схемаротора рекомендуемой центрифуги: узел А– креплениекольца центрифуги в сборе с отверстиямидля вывода масла; 1– вал привода; 2 – основание ротора; 3– диск длякрепления наружной обечайки ротора; 4– фильтрующийматериал (цеолит); 5 наружная коническая обечайкаротора; 6 –болты крепления наружной обечайкиротора; 7 – трубка для выводамасла; 8 –крышка ротора; 9 – прокладка; 10 – болты креплениявнутренней обечайки ротора; 11 – внутренняяконическая обечайка ротора; 12 – кольцо в сборе; 13– заливнойцилиндр; 14 –диск для крепления внутренней обечайкиротора; 15 –перфорированная втулка; 16 – гайка крепленияротора;17 – болтысборочные

Врезультате расчета по предложенной схеме(рисунок 24) и решения оптимизационнойзадачи по программе Delta RO Optimiz полученыконструктивные параметры рекомендуемогоряда вертикальных фильтрующих коническихцентрифуг для очистки растительных масел.

Рисунок 24. Схема расчетапараметров вертикальной коническойфильтрующей центрифуги

Всвязи с конструктивными особенностямиротора центрифуги предложеныматематические модели расчета мощностипривода.

Мощность, затрачиваемая на приводбарабана с учетом его размерныххарактеристик

Nб=[2(H/Sin0) 2(2rmin+Htg0 + 2)]/(1000µо),

где µокоэффициент потерь энергии напереме­щениемассы масла в барабане при разгоне,

времяразгона, с.

Мощность, затрачиваемая на трение вподшипниках

Nт = 2(H/Sin0)(2rmin+ Htg 0 +2) /1000,

где окружнаяскорость точки на поверхности шей­ки вала, м/с, коэффициенттрения.

Всвязи с незначительной величиноймощностью, затрачиваемой на трение вподшипниках, пренебрегаем.

Мощность, затрачиваемая натрение барабана о воздух

Nв = 0,18 10 -4L( Rmin Rmax,)2 3.

Суммарная мощность центрифуги(кВт)

N =[2(H/Sin0)2(2rmin+Htg0 +2)]/(1000µо)+0,18 10 -4L( RminRmax,)2 3.

Послеразгона мощность, потребляемаяцентрифугой

Nр = 0,25Nб +Nв.

Пополученным формулам рассчитываетсямощность привода размерного рядацентрифуг.

Предложена технологическая схемаочистки растительных масел сиспользованием конической фильтрующейцентрифуги, позволяющая получитьмаксимальный технологическийэффект.

Заключительным этапом расчета являетсяоценка технологического эффекта всоответствии с разработанной новойметодикой.

Значимость и перспективность научныхисследований в области рафинациирастительных масел оценивается, преждевсего, в соответствии с нашимиисследованиями технологическим эффектом,отражающим влияние процесса очистки вразработанных центрифугах на качествополучаемого масла.

Расчет технико-экономических показателейподтверждает целесообразностьиспользования новых технических решений,так как улучшается качество очищенногомасла.

Разработанный модельный ряд центрифуг приочистке масла на экспериментальнойтехнологической линии по сравнению сбазовой позволяет добиться сниженияудельных эксплуатационных затрат на 25 %,энергоемкости на 66%, металлоемкости в 6,5раза.

Годовая экономия эксплуатационныхзатрат составляет 47,9 тыс.р., годовойэкономический эффект равен 271,2 тыс. р.,срок окупаемости капитальных вложенийсоставляет 2,8 года.

Врезультате проведенных расчетов иэкспериментальных исследований основныеположения можно сформулировать следующимобразом.

ОБщие выводы ирекомендации

Полученные в процессе исследованийрезультаты представляют собойнаучно-обоснованные, оформленные в видеметодик по расчетуконструктивно-кинематических параметровдля проектирования центрифуг с заданнымиэксплуатационными характеристиками, атакже технические предложения в видетехнологических линий и конструкцийцентрифуг, внедрение которых вноситзначительный вклад в развитиесельскохозяйственного производства.

1. Системно-аналитическаяоценка научных работ по разделению дисперсныхсистем выявила необходимость обобщения теоретических иэкспериментальных исследований процессацентрифугирования дисперсных систем сцелью разработки технологии и техническихсредств очистки растительных масел,отличающихся трудно выделяющейся впроцессе очистки дисперсной фазой.Установлено, что болеекачественную очистку дают фильтрующиецентрифуги.

Анализ технических средств для разделениядиперсных систем позволил выдвинутьгипотезу, заключающуюся в том, что качествоочистки растительных масел при применениифильтрующих центрифуг можно повысить засчет использования цеолита в качествефильтрующего материала. Фильтровальныеперегородки из цеолита, обладаютадсорбционной активностью и способнызадерживать нежировые примеси и влагу. Этоявилось предпосылкой для исследованиярабочего процесса и разработкивертикальных фильтрующих коническихцентрифуг с использованием цеолита вкачестве материала фильтровальнойперегородки.

2.Выполнен анализ современных технологических линий очисткирастительных масел на основесистемного подхода сиспользованием разработанной новойматематической модели, позволяющейколичественно оценивать технологическийэффект, то есть влияние способов очистки наконечный результат работы. Выявленыпричины, не позволяющие эффективноиспользовать применяемые вмасложировой промышленноститехнологические линии насельскохозяйственных предприятиях,разработана классификация иматематическая модель технологическихлиний очистки растительных масел.

Анализтехнологических линий очисткирастительных масел, соответствующих поструктуре условиям сельскохозяйственныхпредприятий, показал, что их надежностьнаходится на низком уровне. Коэффициентготовности анализируемых линий с хорошимикачественными показателями очисткирастительных масел небольшой из-зазначительного количества оборудования,только мини-линии РЕ-3,5 и РЕ-4,5 имеют большую надежность,однако очистка на этих линиях,применяющих фильтр прессы, не позволяетполучить требуемые по нормативнымдокументам качественные показателимасел.

Разработана новая математическая модельтехнологических линий, позволяющаяобъективно их оценивать на стадиипроектирования по научно обоснованнымэкономическим показателям, полученным поединой методике, что исключаетнеобходимость дорогостоящих исследованийна действующих объектах.

3.Рассмотрены закономерности осаждения ифильтрования дисперсных систем вгравитационном и центробежном полях.Процессы разделениясуспензий исследуются на основефундаментальных положений законаСтокса. Изобщего закона прохожденияжидкости через пористую среду следует, чтосопротивление фильтрованию обратнопропорционально коэффициентупроницаемости. Как показали проведенныеэкспериментальные исследования,приведенная теоретическая формуларасчета коэффициента проницаемостифильтровальных перегородок применимадля оценки процесса фильтрования ввертикальных фильтрующих коническихцентрифугах.

Анализ теоретических и экспериментальныхисследований процессов осаждения ифильтрования позволил определить областьприменимости имеющихся теорий итеоретических зависимостей к анализупроцесса очистки растительныхмасел, к разработке математическоймодели рабочего процесса очисткирастительных масел в вертикальныхконических фильтрующих центрифугах.

Врезультате анализа установлено, чтотеоретической базой исследованийпринята после соответствующейдоработки теория фильтрованиясуспензий в поле центробежных сил придвижении масла в пространстве междуобечайками ротора, заполненногофильтрующим материалом – цеолитом. При этомрассматривается движение масла вдольобразующей конуса ротора центрифуги попорам цеолита с одновременнымфильтрованием при движении маслав радиальном направлении в соответствии сзаконом Стокса.

4.Разработаны экспериментальныевертикальные фильтрующие коническиецентрифуги ВФКЦ-1, ВФКЦ-2, ВФКЦ-3,отличающиеся технической новизной(патенты РФ № 2108169, № 2313401 и № 2338598) иметодологическая база их исследований,которая является фундаментоммногоступенчатой и многозвеннойструктуры исследования вертикальныхфильтрующих конических центрифуг дляочистки растительных масел.

Методологическая база состоит изпараметрического комплекса и комплексакачественных показателей очищенногомасла. Параметрический комплекспредусматривает системный анализтехнологических линий, теоретическоеисследование рабочего процесса иразработку математических моделей,исследование свойств фильтровальныхперегородок.

Комплекс качественных показателейпредусматривает многофакторныеисследования с целью определениякачественных показателей очищенныхмасел и их лабораторный анализ

Лабораторный анализ полученных прииспытании образцов очищенного маславключает определение: разности плотностейочищенного масла и дисперсионной фазы,кислотного числа, массовой доли нежировыхпримесей, массовой доли влаги и летучихвеществ

5. Всоответствии с методологической базойвыполнен теоретический анализдействующих факторов, влияющих нарабочий процесс очистки растительныхмасел в вертикальных коническихфильтрующих центрифугах, разработанатеория процесса очистки растительныхмасел. Установлено, что процесс очисткизависит от трех групп факторов:конструктивно-кинематических параметровцентрифуг, показателей фильтровальнойперегородки и свойств масла.

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |






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