CC BY
18
№ 12 (81)
AunÎ Am te:
universum:
технические науки
декабрь, 2020 г.
АППАРАТУРНОЕ ОФОРМЛЕНИЕ ПРОЦЕССА ЭКСТРАГИРОВАНИЯ МАСЛА ИЗ КУКОЛОК ТУТОВОГО ШЕЛКОПРЯДА В ПОЛЕ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ СИЛ
Хамидов Баходир Таджиддинович
канд. техн. наук,
Ташкентский химико-технологический институт, РУз, г. Ташкент
E-mail: bkhamidov32@gmail. com
HARDWARE DESIGN PROCESS OF EXTRACTING OIL FROM SILKWORM PUPAE IN THE FIELD OF CENTRIFUGAL FORCES
Bakhodir Khamidov
Candidate of Technical Sciences, Tashkent Institute of chemical technology, Uzbekistan, Tashkent
DOI: 10.32743/UniTech.2020.81.12-1.75-77
АННОТАЦИЯ
В статье представлены методика инженерного расчета и аппаратурное оформления полупромышленной установки для извлечения масла из куколок тутового шелкопряда в поле центробежных сил.
ABSTRACT
The article presents a method of engineering calculation and hardware design of a semi-industrial installation for extracting oil from silkworm pupae in the field of centrifugal forces.
Ключевые слова: куколки тутового шелкопряда, экстрагирование, растворитель, насос, гидроциклон, центробежный, извлечения, масличность, эксперимент, исследования, методика, инженерный, расчет, аппаратурное, оформления, полупромышленная, установка.
Keywords: silkworm pupae, extraction, solvent, pump, hydrocyclone, centrifugal, extraction, oil content, experiment, research, technique, engineering, calculation, instrumental, design, semi-industrial, installation.
Анализ современного технического уровня экстракционных аппаратов в масложировой промышленности свидетельствует, что в существующих непрерывных аппаратах процесс экстрагирования при встречном движении взаимодействующих потоков организуются в основном в поле сил гравитации. При обработке мелкодисперсных продуктов, как крупка куколок тутового шелкопряда в поле силы тяжести, возникают значительные трудности, связанные с невозможностью организации противоточ-ного потока мелкодисперсных продуктов - вследствие уноса мелких частиц встречным потоком. При укрупнении же размеров частиц скорость диффузионных процессов падает.
Всё это свидетельствует о злободневности создания и высокоэффективной установки для экстрагирования масла из мелкодисперсной крупки куколок тутового шелкопряда с применением энергии центробежного поля.
В данной главе описывается разработанная нами полупромышленная дискретно-противоточная установка, излагается методика инженерного расчета предлагаемой установки, и приводятся результаты расчета экономической эффективности от реализации разработок диссертации.
Эффективность экстрагирования в системе «твердое тело-жидкость» во многом определяется схемой взаимодействия технологических потоков, реальной гидродинамической обстановкой в аппарате. Конструкция экстрактора должна обеспечивать максимальную производительность, способствовать полному извлечению вещества, получению конечной продукции высокого качества, полностью исключить или свести к минимуму такие нежелательные явления, как продольное перемешивание, слеживаемость материала, байпасирование, неравномерность скоростей потоков по сечению аппарата.
В настоящее время разработано большое количество аппаратов для извлечения целевого компонента из твердых пористых материалов растительного происхождения, отличающихся друг от друга конструктивными и технологическими параметрами.
Анализ свидетельствует о недостаточной их эффективности вследствие низкой производительности, большой энерго- и металлоемкости и нарушений гидродинамических условий взаимодействия технологических потоков.
Библиографическое описание: Хамидов Б.Т. Аппаратурное оформление процесса экстрагирования масла из куколок тутового шелкопряда в поле центробежных сил // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2020. 12(81). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/11110 (дата обращения: 24.12.2020).
№ 12 (81)
ÄUNi j-ш, те:
universum:
технические науки
декабрь, 2020 г.
Исходя из вышесказанного, при разработке методики инженерного расчета и аппаратурном оформлении полупромышленной установки принято следующее:
• определяющим конструктивным признаком является способ и направление транспортировки материала и растворителя;
• среди технологических признаков основным выступает способ контактирования взаимодействующих фаз.
Основным рабочим узлом разрабатываемой установки является гидроциклон, где одновременно протекают процессы экстрагирования масла и механическое разделение жидкой и твердой фаз.
Расчёт гидроциклонов сводится к определению его геометрических размеров, размеров улавливаемых частиц и мощности.
Исходные данные для расчета конструктивных размеров установки: производительность установки, напор насосов, гидромодуль (соотношение обрабатываемого продукта и растворителя). На основании результатов теоретических и экспериментальных исследований число ступеней установки принимается равным четырем. Первая ступень предназначена для выдержки экстрагируемого материала, а остальные три ступени - для одновременного разделения и извлечения масла в поле центробежных сил [2].
Следовательно, основным исходным параметром первой ступени является время выдержки, а остальных ступеней - производительность установки.
Время выдержки продукта после электромагнитного воздействия, необходимое для исчерпывающего извлечения масла, определяется экспериментальным путем. По известному времени выдержки, и производительности установки рабочий объем гидроциклона определяется из выражения:
V = V т
гц сек
(1)
где Vcek - производительность установки по суспензии, м 3/с; т - время выдержки, с.
Расход суспензии с плотностью рс через подводящий патрубок, диаметр, которого йвх при перепаде давления в циклоне Ар можно определить по формуле:
Tid ^
2AP
4 V Р
(2)
где ¡Ло - коэффициент расхода.
Введем в правую часть этого уравнения диаметры циклонов В и нижнего патрубка d. Получим
V = ^ ( Dd' €
Число
C = m
л,
Dd
(3)
(4)
Введя в уравнение (4.3) коэффициент
К =
ЧР
(5)
получим расчетную формулу для расхода суспензии:
V = КБ^4АР (6)
Из опытных данных следует, что К =0.5. Из уравнения (5) определяется диаметр нижнего отводного отверстия. Неизвестный диаметр гидроциклона в этой формуле определяется из выражения
D = 5d
(7)
Диаметр входного отверстия определяется по формуле
(8)
d = 0,017J
Iap
Диаметр сливной трубы определяется по формуле
d =
V
с 850VAP
(9)
Скорость потока суспензии в гидроциклоне можно разложить на составляющие (скорость среды ю, радиальную и осевую \2), значения которых являются функцией давления в аппарате р, расстояния от центра гидроциклона г и высоты 7:
c, vr, v, = f (P, r, z)
(10)
причем, установлена зависимость cor" = const
Движение частиц в гидроциклоне должно быть описано с учётом действия архимедовых сил
г =тжс
2
(11)
При осаждении в поле центробежных сил силой тяжести и архимедовой силой можно пренебречь. Для определения продолжительности следует сопоставить действие центробежной силы О и сопротивление среды Рс.
При этом окружную скорость потока юг удобно выразить через угловую юг = юг , а скорость осаждения юос (равную радиальной скорости \г ) как
, dr
производную пути по времени ( юос = —).
dt
Если осаждение характеризуется законом Стокса (Яе < 0,2 ), из потока выделяются наиболее
мелкие частицы. При О = Р имеем
Td3 С (r)Т dr
— -Ртв •1 J = 3ndr— (12)
6 r dt
№ 12 (81)
ÄUNi j-ш, те:
universum:
технические науки
декабрь, 2020 г.
Разделим переменные и выполним интегрирование
' Г2 rdr
f d- "SM
d Ртв l[Wr ( r )] 2
т =
12 2 drß> Р„
(13)
(14)
Максимальный размер частиц, уходящих со сливом, определяется по следующей эмпирической формуле:
d_ =
I 18MorlVc (ртв -р)Щ
(15)
По результатам выполненных нами в МП "ТАДКИКОТ" расчетов изготовлены чертежи и техническая документация и создана полупромышленная установка для извлечения масла в поле центробежных сил, схема которой представлена на рис. 1 [1].
Исходный экстрагируемый материал и мисце-лла из последующей ступени установки поступают в смеситель 1, откуда в виде потока циркулирующей мисцеллы через трубки с электромагнитным аппаратом 2 направляются в гидроциклон 4. Последний предназначен для выдержки обрабатываемого продукта в течение определенного времени, необходимого для полного извлечения масла из твердых частиц крупки. Предварительно омагниченный чистый растворитель поступает в последнюю ступень установки.
1 - инжекционный смеситель; 2 - электромагнитный аппарат; 3 - насос; 4, 5, 8 - гидроциклон; 6, 7 - смесители. Рисунок 1. Полупромышленная дискретно-противоточная установка
0
Таким образом, соблюдается противоточное движение экстрагируемого материала и растворителя в аппарате. Движение материала и растворителя внутри одной ступени установки прямоточное. Для увеличения соотношения мисцеллы и экстрагируемого материала поток выделенной мисцеллы в гидроциклоне 5 рециркулируется насосом 3, тем самым повышается скорость суспензии, что позволяет ор-
ганизовать необходимое для максимального разделения смеси центробежное поле. Между ступенями установки установлены смесители 6, 7, выполненные в виде тройника, служащего для перемешивания потоков. Обезжиренный шрот в виде сгущенной смеси с мисцеллой из гидроциклона 8 направляется на дальнейшую обработку. Крепкая мисцелла, очищенная в гидроциклоне 4 от твёрдых частиц накапливается в сборнике и направляется на дистилляцию.
Список литературы:
1. Б.Т. Хамидов, К.У. Сокиева, А.О. Жабборов. Экстрагирование масла из мелкодисперсных маслосодержащих материалов// Молодой ученый. — 2018. — № 25 (211). — С. 148-151.
2. Сарболаев Ф.Н., Хамидов Б.Т. Исследование процесса экстрагирования масла из куколок тутового шелкопряда в поле низкочастотных вибрационных колебаний // Universum: технические науки: электрон. научн. журн. 2019. № 11 (68).
