CC BY
36
Рис. 4
расхода dQ = 5. Внесем неисправность (объемное уменьшение обогрева) в точке.
В табл. 5 приведены значения расхода, давления, температуры, а также производимые регулирования, рекомендованные системой регулирования. Они свидетельствуют о принципиальной возможности использования метода для задачи регулирования расхода при перекачке жидкости по трубопроводу.
Таблица 5
Этап Р п а Вид регулирования
0 4 12 123,22 Внесение неисправности
1 4 12 61,03 рТ
2 5 12 76,29 рТ
3 6 12 91,55 рТ
4 7 12 106,81 рТ
5 8 12 122,03 Регулирование закончено
Для решения задачи регулирования процесса перекачивания жидкости из одной емкости в другую предложен алгоритм, использующий метод анализа иерархий. Он позволяет найти значения параметров регулирования и вернуть требуемое значение расхода без остановки процесса. Применение метода дает возможность решать реальные задачи регулирования процессов в технологических линиях шоколадного производства.
Был рассмотрен частный случай регулирования, в котором один регулируемый параметр и два регули-
рующих. Приведен один из возможных вариантов оценки критериев и альтернатив. В общем случае системы могут быть намного сложнее. Задача регулирования параметров без устранения причин возникновения отклонения возникает на многих технологических линиях, и устранение отклонения значения определенных параметров может предотвратить остановку всего производства и не допустить простоя оборудования. Предложенный метод позволяет решать задачи разного уровня, поскольку для нахождения решения следует учитывать лишь влияние элементов одного уровня на элементы предыдущего уровня с учетом связи их между собой и не требуется просчитывать всю систему в целом, что позволяет рассматривать различные системы с взаимосвязанными блоками различных направлений, свойств и характеристик.
ЛИТЕРАТУРА
1. Саати Т. Принятие решений. Метод анализа иерархий. - М.: Радио и связь, 1993.
2. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Т. VI. Гидродинамика. - М.: ФизМатЛит, 2003.
3. Баринов А.В. Применение «Метода анализа иерархий» (МАИ) для контроля параметров технологических линий предпри -ятий // Сб. докл. молодых ученых МГУПП. III юбил. Междунар. вы -ставка-конф. «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации». Ч. II. - М.: Издат. комплекс МГУПП, 2005. - С. 140-143.
Поступила 25.04.06 г.
665.343.117.034
ИСПАРИТЕЛЬНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ НАГРЕТОГО ИСХОДНОГО МАСЛИЧНОГО МАТЕРИАЛА В ЭКСТРАКТОРЕ ОРОШЕНИЯ
В.В. ВАСИЛЕНКО, Е.П. КОШЕВОЙ, В.С. КОСАЧЕВ
Кубанский государственный технологический университет
Из опыта эксплуатации многоступенчатых проти-воточных экстракторов орошения, в частности, экстрактора Краун на Лабинском МЭЗ, выявлено снижение эффективности при переработке подготовленного
лепестка из жмыховой фракции исходного масличного материала с повышенной температурой. В этом случае подаваемая противоточно на горячий пористый лепесток мисцелла (раствор масла в бензине) заполняет поры, при этом происходит частичное испарение растворителя из мисцеллы, что приводит к дополнительному
повышению ее концентрации и соответственно повышается масличность исходного материала. Рост мас-личности последнего сказывается на росте остаточной масличности в шроте, соответственно растут потери масла и затрудняется отгонка растворителя из шрота.
Рассмотрим взаимодействие нагретого масличного материала с мисцеллой. Поступающий в экстрактор нагретый масличный материал попадает в среду с парами бензина при температуре равной температуре мисцеллы, которую распыляют на поверхность слоя частиц. Растворитель в составе жидкой фазы (мисцел-лы) при контакте с нагретой поверхностью испаряется, получая тепло, необходимое для процесса испарения, от нагретого материала, который соответственно охлаждается. Этот процесс известен как процесс испарительного охлаждения.
Скорость испарения с поверхности жидкой фазы определяется по уравнению [1]
E = bc (р Р 0')
1013 ■ 103 F
(1)
а.
у"
=NU Т •
(2)
где 1" - теплопроводность фазы при средней температуре между по -верхностью испарения и окружающей среды, Вт/(м • К); L - харак -терный линейный размер для горизонтальной плоской поверхности, обращенной вверх, равен отношению площади поверхности F к пе -риметру П; ^ Nu^ - число Нуссельта определяется при Pr > 0,5 по соотношениям [1]
1 < Ra < 200, (Nu) = 096Ra1/6;
200 < Ra < 8 • 106, (Nu) = 0 54Ra1/4; (3)
Ra > 8 • 106, (Nu) = 0, 15Ra1/3,
где Ra = Gr • Pr - число Рэлея; Gr = gL3(Tf- T0) p/v2 - число Грасгофа; Pr = v/a — число Прандтля; Tf, T0 - соответственно температуры по -верхности испарения и окружающей среды, K; p - коэффициент объ -
емного термического расширения среды, 1/K; а = 1'' / (срр 0') - коэффициент температуропроводности, м2/с.
Свойства жидкой фазы (мисцеллы) и газовой фазы (паров бензина) определяются по соотношениям [2, 3]: плотность жидкой фазы, кг/м3:
р/= 895,6 + 230 х - 0,7 Т,
где х - массовая доля масла в мисцелле; Т - температура, К;
вязкость жидкой фазы, мПа • с:
(4)
m = A exp (B/T), (5)
где для мисцеллы концентрации x = 0,1 - 0,5 A = exp (- 2,27 - 3,7 x); B = 386 + 2150 x; для бензина марки А A = 0,0258; B = 756,2;
плотность газовой фазы, кг/м3:
Р' ' = Р 0' ТРР :
Tp 0
M 273p
(6)
Р Р,
где Р с = а,/ (срр 0) - коэффициент массоотдачи, м/с; ак - коэффи -циент конвективной теплоотдачи, Вт/(м2 К); Ср - удельная теплоемкость газовой фазы (паров бензина), Дж/(кг • К); р плотность газо -вой фазы, соответствующая температуре насыщения, равной темпе -ратуре поверхности жидкой фазы (мисцеллы), кг/м ; р0##- плотность газовой фазы при температуре окружающей среды, кг/м3; р/ - плотность испаряющейся жидкой фазы, кг/м3; р - давление, при котором происходит испарение, Па; Е - площадь поверхности частиц слоя, с которой происходит испарение, м2.
Для определения конвективного коэффициента теплоотдачи используем формулы [1] для свободной тепловой конвекции
224 Гр0
где р 0 = М / 22 , 4 кг/м3 - плотность паров бензина (М = 86 кг/моль -молекулярная масса гексана) при нормальных условиях (0°С и 760 мм рт. ст.); Т - абсолютная температура, К;
теплоемкость газовой фазы, кДж/(кг • К):
с" = 1490& 38 ■ 103(7 - 273); (7)
теплопроводность газовой фазы, Вт/(м • К):
1# # = (-11 4947+ 005947 & 7, 068 ■ 105 72 )■ 10(8)
С использованием полученных зависимостей опре -делена скорость испарения бензина в практически важном диапазоне температуры поверхности исходного масличного материала (50-95°С) и температуры окружающей среды (20-65°С), которая принята равной температуре мисцеллы, орошающей материал (рис. 1).
Отмечается рост скорости испарения бензина с ростом температуры поверхности исходного материала. Особенно высокий рост при низкой температуре окружающей среды (соответственно температуре мисцел-лы). Можно отметить, что при низкой температуре материала по отношению к температуре окружающей среды возможна конденсация паров бензина из окружающей среды на поверхность материала.
Полученную зависимость можно представить в ви -де регрессионного уравнения
Е(7 ,70) = -2579 10 7 + 3127 10 8 7, -
- 3,1 ■ 10-870 - 2079 ■ 10-10 7,70 +
+8315 ■ 10-11 Г,2 + 1255 10-10 72, (9)
которое описывает данные с высокой точностью - отклонение 0,58%.
В результате испарения части растворителя при взаимодействии мисцеллы с нагретым масличным материалом происходит охлаждение. Температура на по-
Рис. 1
верхности масличного материала в адиабатном процессе охлаждения определяется [1] по соотношению
Т€д ” Т0 - г (р р ”)/{с„г 0#).
(10)
На рис. 2 представлена зависимость понижения температуры поверхности материала при испарительном охлаждении от исходных температур поверхности материала и окружающей среды.
Можно отметить, что в рассматриваемом диапазоне на понижение температуры поверхности материала влияет только исходная температура поверхности и практически не влияет исходная температура окружающей среды. Причем чем выше исходная температура поверхности, тем больше ее понижение.
ВЫВОДЫ
1. Взаимодействие нагретого масличного материала с мисцеллой в экстракторе орошения может рассматриваться как процесс испарительного охлаждения.
2. Интенсивность испарения растворителя из мис-целлы при взаимодействии с нагретым масличным материалом растет с ростом температуры материала и снижением температуры окружающей среды.
3. Падение температуры материала растет с ростом исходной температуры материала и не зависит от температуры окружающей среды.
Рис. 2
ЛИТЕРАТУРА
1. Кутателадзе С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление: Справ. пособие. - М.: Энергоатомиздат, 1990. -367 с.
2. Кошевой Е.П. Технологическое оборудование предприятий производства растительных масел. - СПб.: ГИОРД, 2001.
-368 с.
3. Деревенко В .В. Дистилляция масляных мисцелл в роторном аппарате с дистанционной доставкой жидкости: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. - Краснодар: КПИ, 1984. - 24 с.
Кафедра машин и аппаратов пищевых производств
Поступила 11.05.06 г.
636.085.002.2
АВТОМАТИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОМБИКОРМОВ
А.А. ШЕВЦОВ, Л.И. ЛЫТКИНА, Е.С. ШЕНЦОВА,
О.П. КОЛОМНИКОВА
Воронежская государственная технологическая академия
Технологические процессы на комбикормовых предприятиях характеризуются значительной энергоемкостью. В большинстве случаев их нельзя признать оптимальными с энергетической точки зрения и достаточно научно обоснованными. Велика доля физически и морально устаревшей малопроизводительной техники, что приводит не только к перерасходу топливно-энергетических ресурсов, но и отражается на качестве и себестоимости выпускаемой продукции, создает дополнительные затруднения при соблюдении технологических режимов.
Значительные возможности экономии ресурсов создаются при автоматизации технологических процессов [1, 2]. Однако этот перспективный путь оптимизации управления технологическими процессами в кормопроизводстве не нашел достойного места в решении актуальных задач энергосбережения.
В данной работе предлагается схема автоматической оптимизации новой технологии [3-5] приготовления комбикормов заданной крупности для сельскохозяйственной птицы. Функционирование схемы базируется на методологическом подходе [6] в поиске оптимальных решений на основе построения экстремальных характеристик, однозначно связывающих объем получаемой комбикормовой продукции с удельными теплоэнергетическими затратами.
В процессе оптимального управления минимизации подвергаются суммарные теплоэнергетические затраты, приходящиеся на единицу массы готового продукта, выбранные в качестве критерия оптимизации
Я = (З1 + З2 + З3 + З4 + З5 + З6)/ Окк, (1)
где З1, З2, З3, З4, З5 и З6 - затраты электроэнергии в единицу времени на привод вентилятора при охлаждении смеси исходного рас -сыпного комбикорма и горячих гранул в камере охлаждения, на привод валкового измельчителя, на привод просеивающей маши -ны, на процесс гранулирования мелкой фракции, на привод грану -лятора и на привод транспортирующего оборудования, р./ч, соответственно; Окк - расход средней фракции (комбикорм заданной крупности).
