CC BY
5УДК 697.942
МИНЕРАЛ УГИТЛАРНИ КОНВЕКТИВ ЦУРИТИШ ЖАРАЁНИНИ
ОПТИМАЛЛАШТИРИШ
Тожиев Расулжон Жумабоевич Фаргона политехника институти, t.f.d., professor E-mail: r.toiivev@ferpi.uz. Rasuljon1945@ mail.ru tel: +998934922132
Ахунбаев Адил Алимович Фаргона политехника институти e.mail: a.axunbovev@ferpi.uz, axunbavev61 @mail.ru ORCID:0000-0001 -6764-3690
Миршарипов Рахматилло Хабибуллаевич, Фаргона политехника институти е.таЛ: r.mirsharipov@ferpi.uz, tillo1012@mail.ru
Аннотация: Маколада куритиш барабанида минерал угитларни барабанли аппаратда конвектив куритиш жараёнини куп омилли экспериментлар асосида математик режалаштириш усулидан фойдаланиб оптималлаштирилган. Тажриба натижаларининг регрессия тенгламалари "PLANEX" программасининг HARTLI-4 дастури буйича олинди ва узгарувчи омилларнинг бах,олаш мезонларига богликлик графиклари курилди.
Аннотация: В статье рссматривается процесс сушки минерального удобрения в сушильном барабане оптимизирован с использованием метода математического планирования, основанного на многофакторных экспериментах. Уравнения регрессии экспериментальных результатов были получены по программе HARTLI-4 программы PLANEX и построены графики зависимости от критериев оценки переменных факторов.
Abstract: In the article, the process of drying mineral fertilizer in a drying drum is optimized using the method of mathematical planning based on multifactorial experiments. The regression equations of the experimental results were obtained according to the HARTLI-4 program of the PLANEX program and graphs of dependence on the evaluation criteria of variable factors were constructed.
Калит сузлар: куритиш барабани, минерал угитлар, регрессия тенгламалари, узгарувчи омиллар, конвектив куритиш.
Ключевые слова: сушильный барабан, минеральные удобрения, уравнения регрессии, переменные факторы, конвективная сушка.
Keywords: drying drum, mineral fertilizers, regression equations, variable factors, convective drying.
Кириш
Х,озирги вактда юкори самарали ва экспортбоп минерал угитларни ишлаб чикариш замонавий кимё саноатининг долзарб муаммоларидан биридир. Бунинг учун сифатли ва
энергия тежовчи технологиялар асосида минерал угитлар ишлаб чикариш технологик линиясининг асосий ва якуний боскичи булган куритиш жараёнини оптималлаштириш талаб этилади. куритиш жараёнида тайёр материалнинг физик-механик х,оссаларини яхшиланади, унинг огирлиги камаяди, материалнинг харидорлиги, сочилувчанлиги ва транспортлаш кобилияти ошади. ^уритилган материалда материалнинг иссиклик утказувчанлиги узгаради, унинг хджмий огирлиги пасаяди ва мустах,камлиги ортади.
Суперфосфат минерал угитларини ишлаб чикаришда конвектив куритиш усули кулланилади - куритилаётган компонент билан иситувчи агент бевосита алокаси оркали амалга оширилади. Шунинг учун куритиш минерал угитлар ишлаб чикаришда асосий жараёнлардан бири булиб, угитларнинг донадорлиги, сифати ва экспортбоплигини таъминлайди. Юкоридаги якуний параметрларни белгилайдиган асосий курсаткичлардан бири: хом ашёнинг дастлабки намлиги, куритиш жараёни параметрлари ва бу куритгичнинг конструкцияси х,исобланади [1].
Юкоридагилардан келиб чикиб, Узбекистон Республикасидаги энг йирик кимё корхоналаридан бири "Farg'onaazot" АЖнинг АС-72М цехида суперфосфат минерал угитлар ишлаб чикариш жараёнидаги мавжуд муаммолар тах,лил килинди. 1-расмда суперфосфат минерал угитлар ишлаб чикаришнинг технологик схемаси курсатилган.
Аналитик тадкикот усули
Суперфосфат минерал угити ишлаб чикариш жараёнида фосфорит уни ва сульфат кислотасини реакцион мух,итида аралаштирилади, х,осил булган аралашмага аммоний сульфат суюкланмасини сочиб бериш оркали барабанли грануляторда грануланади. Грануляторда шаклланган материал барабанли аппаратда куритилади, регламент буйича гранулометрик таркибга ажратилади ва тайёр мах,сулот копланади. Бу технологик чизик мавжуд классик усулларга нисбатан энергиятежамкор х,исобланади. Лекин ишлаб чикарилаётган мах,сулотнинг сифат курсаткичлари технологик регламент талабларига тулик жавоб бермайди. Бизнинг тадкикотимиз максади мавжуд муаммоларни аниклаш ва уларни бартараф этиш йулларини аниклашдан иборат.
Тах,лил натижалари шуни курсатдики, угит хдрорати барабанли грануляторга киришда 100оС ва унинг намлиги 26,4% ташкил этган булса, албатта барабанли куритгичдан чикишда хдрорат 70оС ва унинг намлиги 14,39 % ташкил этди. Олинган натижалар шуни курсатадики, ишлаб чикарилаётган угит технологик чизикка белгиланган регламент (Технологик регламент буйича угитнинг гранулометрик таркиби 3^5 мм, намлиги 10 % дан ошмаслиги ва тайёр мах,сулот хдрорати 35^40°С оралигида булиши лозим) талабларини каноатлантирмайди. Ушбу х,олатнинг келиб чикиши куритгичдаги иссиклик алмашиниш жараёнлари билан боглик булиб, мавжуд вазият грануляторда гранулаланган угитнинг куритгичга утиши ва у ерда етарлича иссиклик агенти билан контактда булмаслиги окибатида вужудга келади [2].
Урганилган муаммони ечишнинг макбул ечими куритиш барабанида минерал угитларни, материал ёмгири сифатида иссиклик ташувчи агентнинг окимига бир теккисда сочиб берувчи насадкани конструкциясини танлаш ва унинг оптимал улчамларини аниклашдан иборат.
1-икки кисмли и симон насадка билан жих,озланган барабанли куритгич; 2-барабанли гранулятор; 3-аралаштиргичли горизонтал реактор; 4-калорифер; 5-аралаштиргичли вертикал реактор; 6-ковшли элеватор; 7-болгали майдалагич; 8-элак; 9-циклон НИОГАЗ;
10-ичи буш скруббер; 11-вентилятор; 12-марказдан кочма турдаги насос;
13-лентали конвейер; 14- таъминловчи бункер; 15-барабанли совутгич.
1-расм. Суперфосфат минерал ртити ишлаб чикариш технологик схемаси
Барабанли куритгичларга куйиладиган замонавий талабларни тах,лилидан шуни курсатадики, куритиш агрегатларига куйилаётган замонавий талабларнинг энг мух,ими материалдаги намликни минимал даражадаги энергия сарфлаб сувсизлантиришдир. Функционал кимматга оид усул шуни курсатдики, энергия (70 % дан ортик) куритиш агентини киздиришга сарфланади. Бундан куринадики, иссик газлар энергиясидан туликрок фойдаланиш ута мух,им масалалардан бири экан. Бунга бевосита куритиш барабанидаги газ ва каттик фаза орасида иссиклик ва масса алмашиниш жараёнларини жадаллаштириш билан эришиш мумкин.
Ишлаб чикилган турли вариантлар ичида энг мух,ими куйидагилардир: -четки кураклар билан узатилаётган куритилувчи материални барабаннинг кундаланг кесими буйича бир текис таксимланишини таъминлаш;
-барабанни материал билан тулиш коэффициентини орттириш; -материал заррачаларини куритиш худудида булиш вактини купайтириш.
Биринчи вариантни урганиш куйидаги хулосага олиб келди: куритилувчи материални барабан кундаланг кесими буйлаб бир текисда таксимлашни таъминлашга янги турдаги ички таксимловчи курилмалардан фойдаланиб эришиш мумкин, чунки мавжуд конструкциялар бу муаммони тулалигича хал кила олмайди. Мавжуд конструкциялардан фойдаланишда факатгина узатилаётган материал сарфи ортади, лекин улар уртасида барибир "улик" худуд мавжуд булиб, бу худудда газ ва заррачалар уртасида иссиклик ва масса алмашинуви булмайди.
Масаланинг дастлабки тахлили шуни курсатадики, минерал угитларни куритиш интенсивлигига куйидаги омиллар таъсир килади:
- гранулаларнинг дастлабки намлиги;
- гранулаларнинг катталиги;
- иссиклик ташувчининг харорати ва тезлиги;
- куритиш барабанининг кириш ва чикишидаги куритиш агентининг хароратлар фарки;
- куритиш барабани насадкасининг холати (тозалиги ва барабаннинг ички кисмларига куритилаётган материалнинг ёпишмаслиги) [6-8].
Муаллифлар томонидан ушбу ишда мураккаб суперфосфат угитини куритиш жараёнини тадкик килиш саноат курилмасида амалга оширилганлиги сабабли, жараённи тасвирлаш учун пассив тажриба усули кулланилди. Технологик регламентларга кура, тайёр угит таркибидаги намлик микдорига маълум чекловлар куйилади. Бир томондан, намлик 10% дан ошмаслиги керак (намлиги юкори булса, тайёр махсулот саклаш вактида ёпишиб котиб колади), бошка томондан, угитни хаддан ташкари куритишнинг хожати йук, чунки бу мукаррар равишда энергия ва вактни бехуда сарфлашга олиб келади. Х,аддан ташкари куритилган, юкори гигроскопикликка эга булган минерал угит саклаш вактида атроф-мухитдан намликни узига ютади. куритиш барабанидан кейин махсулотнинг хароратига хам жиддий талаблар куйилади. Барабанли аппаратда куритишдан кейин тайёр махсулотнинг харорати 45 0C дан ошмаслиги керак, шунинг учун куритишдан кейин махсулотнинг харорати минимал булиши керак. Бу муаммо, айникса, ёзда, махсулотни куритиш учун ишлатиладиган атроф-мухит хавосининг харорати юкори булганда долзарбдир. куритиш боскичидан кейин товар фракциясининг таркиби (2^5 мм.) максимал булиши керак. Товар фракциясининг максимал микдори элаклар ва майдалагичлардаги кайта ишланадиган махсулотнинг микдорини пасайишига олиб келади.
куритиш жараёнининг математик моделини ечиш оркали асосий таъсир этувчи омилларнинг кийматларини оптималлаштириб, тайёр махсулот учун технологик регламентнинг юкоридаги барча талабларини бажариш мумкин.
Барабанли куритгични ишлаб чикариш жараёнида стандартлаштирилган Г-шаклидаги насадкалар билан жихозланган. Насадканинг бу турдаги констукцияси материални барабаннинг ички юзаси буйича таксимланишига мослашмаган ва ишлаб чикарилаётган угитнинг физик хусусиятлари эътиборга олмайди. Янги насадканинг мавжуд конструкцияларга нисбатан афзаллиги, биринчи навбатда, унинг биринчи кисми маълум бир кияликкага эга булиб, куритилган материалнинг барабан кисми буйлаб максимал баландликка кутарилишидан олдин заррачалар ёмгири шаклида сочилинишини таъминлайди. Насадканинг иккинчи кисми, кушимча равишда эгилган кисми туфайли, куритилиши керак булган материални, барабаннинг кундаланг юзаси буйича максимал баландликка кутаргандан сунг, заррачалар ёмгири куринишида таксимланишини таъминлайди. Шундай килиб, барабаннинг ички кисмини янада тулик коплаш ва иссиклик
ташувчининг куритилган материалнинг зарралари билан максимал алокасига эришилади. Таклиф этилаётган насадкани реал ишлаб чикариш шароитида синаб куриш, унинг материалнинг барабаннинг ички кисми буйлаб таксимланишига таъсирини бахолаш учун "Farg'onaazot" акциядорлик жамиятининг АС-72М цехидаги суперфосфат минерал угитлар ишлаб чикаришдаги куритиш барабанига урнатилди [5].
Утказилган куп омилли экспериментлар асосида рационал кийматларни аниклаш учун математик режалаштириш усулидан фойдаланилди. Назарий тадкикотлар ва куп омилли экспериментларда куритгичнинг секундли иш унумдорлиги (Х1), насадканинг махсулотни тукиш киялик бурчаги (Х2), иссиклик агенти тезлиги (Х3) ва иссиклик агенти харорати (Х4), курилманинг гидравлик каршилиги, тозалаш самарадорлиги ва энергия сарфига энг куп таъсир этувчи омиллар эканлиги аникланди.
Юкорида келтирилган назарий тадкикотлар ва куп омилли тажрибалар натижаларига асосланиб, ушбу омилларнинг узгариш ораликлари белгиланди. 1 -жадвалда омилларнинг сатхлари ва узгариш ораликлари келтирилган [3].
1-жадвал
Омилларнинг сатхлари ва узгариш ораликлари_
№ Омиллар Улчов бирлиг и Омил-ларни белги-ланиши Узгариш ора- лиги Омилларнинг сатхлари
куйи (-1) асосий (0) юкори (+1)
1. Секундли иш унумдорлиги кг/с Х1 0,14 0,18 0,32 0,46
2. Насадканинг махсулотни тукиш киялик бурчаги гр Х2 15 15 30 45
3. Иссиклик агенти тезлиги м/с Х3 6,4 1,4 7,8 14,2
4. Иссиклик агенти харорати оС Х4 23,8 22,4 46,2 70
Бахолаш мезонларига омилларнинг таъсирини иккинчи даражали полином тулик ёритиб беради деб хисоблаб, тажрибалар HARTLI-4 режаси асосида амалга оширилди [4].
Бахолаш мезонларига назорат килинмайдиган омилларнинг таъсирини камайтириш учун тажрибаларни утказиш кетма-кетлиги тасодифий сонлар жадвалининг 1/17 куринишидан фойдаланиб белгилаб олинди хамда 5 маротабадан алохида-алохида такрорланган холда тажрибалар утказилди. Олинган тажриба натижаларининг урта арифметик кийматлари танланди. Тажриба натижаларига тегишли тартибда ишлов берилиб, бахолаш мезонларини адекват ифодаловчи куйидаги регрессия тенгламалари "PLANEX" программасининг HARTLI-4 дастури буйича олинди ва узгарувчи омилларнинг бахолаш мезонларига богликлик графиклари курилди (2-3-расмлар) [2].
Унга кура:
^урилмада угитнинг совиш харорати куйидаги регрессия тенгламаси буйича аникланади, оС
Ух = +133.8952 + 35.563 XI + 0.000 Х2 + 154.300 Х3 + 18.2967 Х4 + 64.683 Х1Х1 + 45.287 Х1Х2 - 45.238 Х1Х3 - 44.679 Х1Х4 + 62.984 Х2Х2 - 22.7521 Х2Х3 - 19.629 Х2Х4 - 88.350
Х3Х3 + 45.196 Х3Х4 - 119.949 Х4Х4; (1)
Барабаннинг гидравлик каршилиги куйидаги регрессия тенгламаси буйича аникланади, кПа
У = + 132.9121 + 35.555 Х1 + 36.200 Х2 + 154.113 Х3 + 18.2720 Х4 + 75.567 Х1Х1 + 45.202 Х1Х2 - 45.218 Х1Х3 - 44.578 Х1Х4 + 38.799 Х2Х2 - 22.7450 Х2Х3 - 19.373 Х2Х4 - 77.281
ХЗХЗ +9.170X3X4 - 108.821 X4X4; (2)
I, °с
100
100 90 80 70 60 50 40 30
1 /2 /3
/
/
90 80 70 60 50 40 30
0 1 2 3 4 5
2-расм. ^ит хароратининг узгарувчи омилларга ва барабан зоналарига боFликлиги
Олинган регрессия тенгламалари (1) ва (2) тенгламалар) ва графиклар (2-3-расм) тахлилидан куриниб турибдики, барча омиллар бахолаш мезонларига сезиларли таъсир курсатади. Бундан ташкари, курилманинг секундли иш унумдорлиги, насадканинг махсулотни тукиш киялик бурчаги, иссиклик агенти тезлиги ва иссиклик агенти харорати урганилаётган омилларга нисбатан мураккаб богликликда булар экан [11-12].
Р, кПа 3000
2500
2000
1500
1000
500
0
0 1 2 3 4 5 3-расм. Гидравлик каршиликнинг узгарувчи омилларга ва барабан зоналарига
60F ЛИКЛИГИ
2-жадвал
Кодланган кийматлардан натурал кийматларга утиш_
№ Омиллар Улчов бирлиги Шартли белгиланиши Кодланган киймати Х,акикий киймати
1 Секундли иш унумдорлиги кг/с Х1 -0,62 0,39
Насадканинг
2 махсулотни тукиш киялик бурчаги гр Х2 -0,52 35,6
3 Иссиклик агенти тезлиги м/с Хэ 0,12 10,26
4 Иссиклик агенти харорати оС Х4 -0,03 50,4
Таджик этилаётган жараёнларга таъсир этувчи омиллар, яъни курилманинг гидравлик каршилиги энергия истеъмолининг макбул кийматларини аниклаш максадида регрессия тенгламалари аникланувчи мезонлар учун алохида-алохида ечиб курилди. Бунда угитнинг совиш хароратини 30-40оС оралигида ва барабанинг гидравлик каршилигини 3,4-4 кПа булиш шарти буйича кабул килинди. Ушбу вазифа ПК «Pentium IV» компьютерида Excel дастурини «ечимни кидириш» (поиск решения) амали ёрдамида ечилиб, узгарувчан омилларнинг кодланган куринишидаги макбул кийматлари олинди хамда кодланган кийматлардан натурал кийматларга утилди (2-жадвал) [9-10].
Шундай килиб, аникланувчи мезонларнинг кийматларининг макбул параметрлари стандарт холатга келтирилди ва уни куйидагича ёзиш мумкин: -куритгичнинг секундли иш унумдорлиги (Х1)-0,39 кг/с; -насадканинг махсулотни тукиш киялик бурчаги (Х2)-35,6 градус;
-иссиклик агенти тезлиги (Хз)-10,26 м/с;
-иссиклик агенти харорати (Х4)-50,4оС.
Омилларнинг бу кийматларида угитнинг совиш харорати (Y1)-36,50C , донадорлик таркиби (Y2)- <1 мм гача 10,4 %, 1+3 мм гача 30,9 %, 3+5 мм гача 43,6 %, 5+10 мм гача 11,4 % ва 10 мм юкори 3,7 % ва барабаннинг гидравлик каршилиги (Y3)-2142 Па деб кабул килинди. Ушбу олинган кийматлар белгиланган технологик регламентни тулик каноатлантиради [13].
Олинган оптимал параметрлар асосида насадканинг такомиллаштирилган конструкцияси ишлаб чикилди ва "Farg'onaazot" АЖнинг АС-72М суперфосфат минерал угити ишлаб чикариш цехида барабанли куритгичга урнатилди.
Хулосалар
^уритиш барабанларига урнатилган турли хил насадкаларнинг конструкцияларини MATLAB дастури асосида тизимли тахлил асосида икки кисмли насадкани афзаллиги асосланди ва унинг асосий параметрлари аникланди. Икки кисмли насадкани урнатишнинг оптимал улчамлари ва уларнинг асосида барабан юзасининг тулдириш коэффициентини оширувчи параметрлар аникланди.
Тавсия этилган икки кисмли насадка саноатда кулланилганда, куритгичнинг секундли иш унумдорлиги -0,39 кг/с, махсулотни насадкадан тукилиш киялик бурчаги -35,60, иссиклик агенти тезлиги -10,26 м/с, иссиклик агентининг харорати -50,4оС булганда угитнинг совиш харорати -36,50С, донадорлик таркиби - <1 мм -гача 10,4 %, 1+3 мм -гача 30,9 %, 3+5 мм -гача 43,6 %, 5+10 мм-гача 11,4 % ва 10 мм юкори 3,7 % ва барабаннинг гидравлик каршилиги -2142 Па-га тенг. Бунда насадканинг иссиклик алмашиниш юзасига таъсири хозирда кулланилаётган насадкага нисбатан 2 баробарга ортганлиги ва жараёнга сарфланаётган энергия 1,3 баробарга кам сарфланиши аникланди.
"Farg'onaazot"AЖнинг АС-72 цехи суперфосфат минерал угити ишлаб чикариш булимида тажриба синовлари утказилди ва олинган оптимал параметрлар асосида насадканинг такомиллаштирилган конструкцияси технологик чизикдаги куритиш барабанига урнатилди.
АДАБИЁТЛАР
1. Mirsharipov, R. H., & Akhunbaev, A. A. (2020). Research of Hydrodynamic Parameters of Drum Dryer. International Journal of Advanced Research in Science, Engineering and Technology, 7(11).
2. Тожиев, Р. Ж., Миршарипов, Р. Х., Ахунбаев, А. А., & Абдусаломова, Н. А. К. (2020). Оптимизация конструкции сушильного барабана на основе системного анализа процесса. Universum: технические науки, (11-1 (80)).
3. Кобзарь А.И. Прикладная математическая статистика. Для инженеров и научных работников.-Москва: Физматлит, 2006.-816 с.
4. Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. - Москва: Наука, 1972. - 872
с.
5. Тожиев, Р. Ж., Ахунбаев, А. А., & Миршарипов, Р. Х. (2018). Сушка тонкодисперсных материалов в безуносной роторно-барабанном аппарате. Научно-технический журнал ФерПИ,-Фергана, (2), 116-119.
6. Tojiev, R. J. (2019). Drying glass feed stock in drum drier for manufacturing glass products. Scientific-technical journal, 22(3), 137-140.
7. Тожиев, Р. Ж., Ахунбаев, А. А., Миршарипов, Р. Х., Муллажонова, М. М. К., & Йигиталиев, М. М. У. (2021). Анализ процесса сушки минеральных удобрений в барабанном аппарате. Universum: технические науки, (8-1 (89)), 31-36.
8. Тожиев, Р. Д., Ахунбаев, А. А., & Миршарипов, Р. X. (2021). ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРИ СУШКЕ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ В БАРАБАННЫХ СУШИЛКАХ. Научнотехнический журнал, 4(4).
9. Tojiyev, R. J., Akhunbaev, A. A., & Mirsharipov, R. X. (2021). RESEARCH OF HYDRODYNAMIC PROCESSES WHEN DRYING MINERAL FERTILIZERS IN DRUM DRYERS. Scientific-technical journal, 4(4), 10-16.
10. Tojiev, R., Mirsharipov, R., Axunbaev, A., & Abdusalomova, N. (2020). Optimized dryer design based on system process analysis. Universum: технические науки: научный журнал, (2), 11.
11. Ахунбоев, А. А., & Хабибуллаевич, М. Р. Барабанли аппаратда дисперс материални куритиш жараёни статикаси. 2020. Фаргона политехника институти Илмий-техника журнали, 5(1), 268-272.
12. Khabibullaevich, M. R. (2021). Drying Building Materials in a Drum Dryer. Journal of Marketing and Emerging Economics, 1(6), 93-97.
13. Mirsharipov, R. (2021). ANALIYSIS OF DRYING BUILDING MATERIALS IN A DRUM DRYER. Scientific progress, 2(8), 145-152.
