Разработка функциональной модели центрифугирования утфеля i продукта Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

ВЫВОДЫ

1. Опыт эксплуатации ЯМР-аиализаторов АМВ-1006 М на предприятиях пищевой промышленности показывает, что они обеспечивают требуемую точность результатов измерений масличности и влажности сельскохозяйственной продукции при высокой производительности.

2. Рекомендуется использовать ЯМР-анализаторы АМВ-1006 М при входном контроле продукции, в технологических операциях, а также в контрольно-учетных и торгово-закупочных операциях на уровне систем качества продукции серии ИСО 9000.

ЛИТЕРАТУРА

1. Чижик В.И. Ядерная магнитная релаксация. - Л.: ЛГУ. 1991.-254 с.

2. Оценка содержания олеиновой кислоты в семенах подсолнечника методом ядернон магнитной релаксации / Л.В. Зверев, Т.Е. Джиоев, С.М. ПрудникоЕ и др. // Изв. вузов. Пищевая технология. - 2000. - № 2-3. - С, 85-86.

3. Прудников С.М., Вилок Б.Я., Зверев Л.В. Комплексная система обеспечения единсгва измерения масличности и влажности семян масличных культур и продуктов их переработки на предприятиях масло-жировои промышленности // Тез. докл. 1-и Всерос. конф. с междунар. участием “Развитие масло-жирового комплекса России в условиях рыночной экономики”. - Москва, 28-31 марта 2000 г. - С. 15.

4. ЯМР-анализатор АМВ-1006 М. Технические условия. ТУ-4215-101-00495964-01.

5. Вашман А.А., Пронин И.С. Ядерная магнитная релаксация и ее применение в химической физике. — М.; Наука, 1979. — 224 с.

6. Асниотас Е.Х., Витюк Б.Я., Прудников С.М. Релаксационные характеристики протонов масла и воды в семенах масличных культур // Масло-жировая пром-сть. - 1984. - № 10. - С. 9-12.

7. Витюк Б.Я., Прудников С.М., Зверев Л.В. Комплексная система приема, обработки и хранения данных, получаемых с анализаторов масличносги и влажности семян масличных культур и продуктов их переработки АМВ-1006М: Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ. - № 2001610424; 17.04.01.

Поступила 20.0i.02 г.

. и V. V. 664.117.3:66.067.5

, РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ МОДЕЛИ ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЯ УТФЕЛЯIПРОДУКТА

АЛ. ГРОМКОВСКИЙ, Ю.и. ПОСЛЕДОВА

Воронежская государственная технологическая академия

Центрифугирование утфелей оказывает значительное влияние на работу кристаллизационного отделения. От процесса разделения и пробеливания утфеля I зависят качество готовой продукции, расход пара и топлива в кристаллизационном отделении, производительность оборудования.

На качественные показатели утфелей влияет смешивание оттеков в процессе центрифугирования утфеля I. Из-за попадания значительного количества первого оттека во второй при двухкристаллизационной схеме происходит снижение чистоты утфеля I, так как второй оттек возвращается «на себя», как следствие, снижаются показатели белого сахара и увеличиваются неучтенные потери. Попадание второго оттека в первый повышает чистоту утфеля II, его межкристального оттека, создает трудности при истощении мелассы и способствует потерям сахара в ней. Качество товарного сахара и расход воды на пробеливание зависят от момента ее подачи, а смешивание оттеков - от времени задержки сегрегагора по отношению к начал}' пробеливания. Расход воды на промывку кристаллов должен быть минимальным, поскольку он определяет расход пара и топлива в кристаллизационном отделении.

В настоящее время управление пробеливанием и формированием оттеков утфеля I производится техно-

логами сахарных заводов на основе собственного опыта, интуиции и по нормативным документам [1], так как модели, позволяющие прогнозировать важнейшие параметры движения материальных потоков в кристаллизационном отделении, недостаточно разработаны.

Цель исследования - разработка математической модели центрифугирования и пробеливания утфелей, являющейся важнейшим элементом общей модели материальных потоков кристаллизационного отделения. Математическая модель материальных потоков в кристаллизационном отделении создана на основе теории графов [2]. При проведении производственных испытаний центрифуга утфеля I проду кта была оборудована промежуточными протарированными сборниками для измерения количества отделяемых оттеков; прота-рированы форсунки пробеливающей воды, что позволило определять точное количество воды на пробеливание, задаваемое с пульта управления центрифугой. Последняя была оснащена датчиком статического давления, протарированным по расходам, и самописцем, с помощью которых получали графики расхода оттеков, выбрасываемых из ротора в кожух. Производили также замеры количества оттеков после сегрегатора через фиксированные промежутки времени, результаты которых обрабатывали методом парной аппроксимации, что способствовало получению регрессионных зави-

14 13 12 11 10 9 ■£ 8

4 71 О '

1\ 1 1

1 \ 1

♦ ' \ \

/ 1 »

[ /] / \,

/ \ '

1 /1 1 1 1 \ 1 ' * ! А V 1

У 1 1 1 ‘Л н \;

"■V V 'V

т 1 ш ш N

7 * Ж шж к*

Ц 5 т5 5 20 25 3 ) 36^4 ,т, тз Э 45 3 Врекцс Э 3 51 ( 0 75 60 р и

•> 1опн<(эсп тою$ и 2ачв<(гю1 твдг4 -I— 1с5ПЕК(раМ.)

--1опа<(аэииф

•■■2агяж(депк)

2опа<(рвсн.)

СИМОСТСК МАССОВОГО раСХОДа ОТДелЯСМЫХ ОТТекОБ у' ОТ времени х :

д1 - а.у г" ' - для первого оттека; (1)

д2 =а2(т-с)‘е4: 1 - для второго оттока (2)

где д - расход оттека, кг/с; х - время, с; с - время переключения сегрегатора на отвод второго оттека от начала цикла; а, Ь - регрессионные коэффициента.

Численные значения коэффициентов а, Ь находили для каждого цикла центрифугирования. Обработка результатов показала, что значения этих коэффициентов в уравнениях (1)—(2) зависят от качественных показателей оттеков: СВ, вязкости и кристаллоструктуры ут-феля; для разных варей они будут отличаться и даже могут меняться от начала центрифугирования одной и гой же вари к концу.

На рисунке представлена графическая интерпретация уравнений (1)-(2) для одного из циклов центрифугирования с нанесенными экспериментальными точками и наложенными на эти зависимости графиками изменения расхода отделяемых оттеков во времени, полученными с помощью самописца. При этом масштабы данных графиков, а также графика функциональных зависимостей (1)—(2) приведены в соответствие как по оси абсцисс, так и по оси ординат, что дает возможность провести их сравнение.

Как показывает анализ данных рисунка, экспериментальные точки располагаются в непосредственной близости от кривых, описывающих функциональные зависимости (1)-(2), что свидетельствует о хорошем уровне адекватности полученных зависимостей. Этот вывод подтверждается также высоким значением ко-

эффициента корреляции К1 — 0,98...0,99. Графики изменения расхода первого и второго оггеков, полученные с помощью датчика и самописца, по оси абсцисс удовлетворительно согласуются с графическими зависимостями функций (1- (2); однако по оси ординат на этих графиках наблюдаются пики, выходящие за пределы функций (1>-(2). Это можно объяснить разными точками замера. Графики данных функций отображают изменение расхода после сегрегатора, где потоки выравниваются за счет торможения их течения на стенках кожуха и на днище. Графики, полученные с помощью датчика и самописца, искажаются за счет инерции ударной волны оттеков, которые образуют пики. Следовательно, решение задачи смешивания оттеков и описание материальных потоков более целесообразно осуществлять с помощью датчиков, установленных в области сегрегатора; при использовании датчиков, расположенных в кожухе, в их показания необходимо вводить поправки. Исходя из этого дальнейшую обработку выполняли на основании функций 0 М2).

Совместное решение уравнений (1)—(2) позволяет осуществить некоторые технологические задачи: определение количества оттеков; их смешивание при центрифугировании; нахождение точки ввода пробеливающей воды я момента переключения сегрегатора на отделение второго оттека. Для этого необходимо определить массу первого и второго оттеков, найти массу первого оттека, попадающего при смешивании во второй, и наоборот. Массы оттеков на рисунке представляют собой площади под соответствующей кривой и могут определяться путем интегрирования функ-

Таблица

№ опыта Шобеливанче Массы оттекои кг/100 кг vTfbe га

Время, с Количество, кг т-, ті . _ _ ■•«і .... №

Экин. 1 і рас 4. ЭКСП. 1 раеч. і ЭКСП. 1 пасч. ЭКСП. і 1 паст.

1 7 9,55 5,26 7,93 29.8 36,7 6,5 6,42 11,5 6,55

2 9 12,25 2,54 3,2 32,4 32,5 5,2 5,7 12,5 12,4

3 11 14,95 10,4 11,6 31,3 32,1 6,13 7.15 11,8 11,3

4 13 16.3 5,98 6,9 30,9 30,8 6,6 7.0 16 15,8

5 5 6.85 1,45 2,2 39,25 38,4 2,5 3,4 5,6 6,1

6 7 . 9,55 1,88 4,9 37,2 34,9 2,5 3,4 8,5 8,6

7 11 12,25 5,72 8,9 40,2 38,3 4,4 5,7 9,5 9,53

' 8 13 16,3 7,13 7 Q 42,7 35,1 4 6 5 8 11.8 11,9

циональных зависимостей (1)—(2). После интегрирования были получены уравнения для определения массы первого и второго оттеков (даь тц) в виде

'■г

4=1

ax2ebldx=-eln т2 --Т + -

b { b Ь2) щ =| a{x~c)1ebl'x~c^d{x-c)-

2

І

(3)

(4)

Массы первого и второго оттеков, попадающих друг в друга при смешивании (пц, т2), находят также по уравнениям (3)-(4), только с изменением пределов интегрирования: для т\- с момента переключения сег-регатора на отвод второго оттекат6 до т7, для т2- с момента подачи воды на пробелку т5 до т6 (рисунок).

Экспериментальные и расчетные данные по определению количества оттеков для разных варей утфеля при меняющейся продолжительности пробеливания приведены в таблице. Их сравнение свидетельствует о адекватности предлагаемой функциональной модели элемента центрифугирования утфеля I в реальных производственных условиях. Из результатов таблицы видно закономерное увеличение масс оттеков с увеличением расхода пробеливающей воды. При этом количество последней (продолжительность пробеливания) определяли из условия получения товарного сахара стандартной цветности при различной кристалло-структуре утфеля. Отсюда можно сделать вывод, что количество пробеливающей воды должно устанавливаться не фиксированно, с пульта программного управления, для всех циклов центрифугирования, а оп-

ределяться в зависимости от кристаллоструктуры и массы утфеля, загруженного в ротор.

В данных таблицы наблюдается некоторое несоответствие, например, для массы первого оттека в опытах № I и 4, для второго оттека в опытах № 1 и параллельных № 3 и 7,4 и 8. То же можно отметить и в количествах смешиваемых оттеков. Такое различие объясняется рязным количеством утфеля, загружаемого в центрифугу, ‘гго и обусловило отличающуюся массу первого оттека. Разница по количеству второго оттека объясняется несоответствием подачи пробеливаю щей воды и загрузки ротора центрифуги.

Сравнение экспериментальных и расчетных данных таблицы по количеству оттеков и их доле, участвующей в смешивании, позволяет сделать вывод, что эти величины можно получать с использованием датчиков расхода оттеков, установленных на центрифуге, и обработки их показаний с помощью предлагаемой модели центрифугирования утфеля I - уравнения (1)-(4). Использование последней в общей модели материальных потоков [2] даст возможность организовать управление этими потоками в кристаллизационном отделении. >Х ■- .

ЛИТЕРАТУРА

1. Инструкция по ведению технологического ПрОЦ$СС<1 свеклосахарного производства. - М.: Пшцезая пром-сть, 1975. -255 с.

2. Громковский А.И., Последова Ю.И. Моделирование материальных потоков при переработке сахара-сырца // Материалы XXXIX отчетной науч. конф. за 2000 г. Ч. 1 /ВГТА. - Воронеж, 2001. -22 с.

Кафедра технологии сахаристых веществ

Поступила 22.05.02 г.