CC BY
84
664.123.6.034.6
ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ОШПАРИВА ТЕЛЬ ДЛЯ СВЕКЛОВИЧНОЙ СТР УЖКИ
Е.Г. СТЕПАНОВА, А.С. ГАЛЬЧЕНКО
Кубанский государственный технологический университет
Экстрагирование - один из наиболее важных этапов получения сахара из свеклы. Для максимального извлечения сахара экстракцией необходимо провести предварительную тепловую подготовку свекловичной стружки путем термоплазмолиза клеток, поскольку оптимальная температура стружки в диффузионном аппарате ПДС достигается к 2-3-й секции. Это сокращает время активного экстрагирования и приводит к увеличению потерь сахара в жоме.
На отечественных сахарных заводах в различные годы применялись колонные и ротационные диффузионные аппараты с ошпаривателями и предошпаривате-лями, позволяющими получать сокостружечную смесь с оптимальной температурой 68-72°С [1, 2]. Так, в ош-паривателе колонного диффузионного аппарата (типа ОС) свекловичную стружку подают в шахту переменного прямоугольного сечения, где производится ее предварительный подогрев. Стружку обрабатывают диффузионным соком, находящимся на определенном уровне в шахте. В корпусе аппарата вращается шнек, перемещающий стружку из шахты к смесительной камере. При перемещении стружка омывается поперечными токами циркуляционного сока в штуцеры, служащие одновременно и песколовушками. Сок, прошедший через слой стружки, отделяется через верхние сита. Мешалка предназначена для окончательного смешивания сокостружечной смеси, которая по трубе отводится из аппарата. Наклонный ошпариватель с трехступенчатым подводом сока для предварительного подогрева стружки в целом затрудняет работу диффузионной установки. Длительный опыт применения ошпаривателей ОС для аппаратов КДА выявил ряд недостатков, связанных с продолжительным (20-30 мин) и неравномерным прогревом стружки ввиду значительной толщины слоя, увеличением мезгообразова-ния при транспортировании стружки внутри рабочей камеры ошпаривателя. Сокоотводящие сита забиваются мезгой, поэтому отвод сока на производство затруднен.
Известно, что при нагреве стружки до температуры 68-72°С продолжительность тепловой обработки не должна превышать 10 мин, а нагретая стружка должна обладать высокими физико-механическими свойствами - упругостью, эластичностью, прочностью на сжатие, изгиб и разрыв. В у становленных в настоящее время наклонных диффузионных аппаратах нагрев стружки осуществляется внутри корпуса аппарата, и оптимальная температура экстрагирования достигается
только лишь во 2-3-й секции, что отрицательно сказывается на технико-экономических показателях работы диффузионной установки. С целью улучшения качества диффузионного сока и сокращения потерь сахара в жоме предложена конструкция аппарата для предварительного нагревания стружки паром перед подачей ее в аппарат А1-ПДС-20 [3]. Производственные испытания парового ошпаривателя на Иванопольском сахарном заводе Украины показали эффективность предложенного способа подготовки стружки по сравнению с типовой схемой. Конструктивным недостатком этого аппарата является то, что в нем осуществляется односторонний подвод пара через прорези в корпусе. Исходя из технических данных и результатов испытаний указанного аппарата, невозможно обеспечить кратковременный и равномерный прогрев слоя стружки. Общее время обработки стружки не превышает 20 с, что недостаточно ввиду низкого коэффициента теплопроводности свекловичной ткани.
Цель настоящего исследования - разработка вертикального ошпаривателя для свекловичной стружки перед подачей ее в наклонный диффузионный аппарат, в котором осуществляется равномерный нагрев стружки до оптимальной температуры в течение 4-6 мин. Общий вид ошпаривателя (фронтальный разрез) представлен на рис. 1. На рис. 2 и 3 показаны разрезы Б-Б и В-В соответственно.
Предлагаемый ошпариватель для свекловичной стружки представляет собой корпус 1, разделенный на три секции 2, каждая из которых снабжена паровой камерой 3 с горизонтальным ситом 4. Вертикально по оси корпуса аппарата установлен полый вал 5, на котором насажен ротор с лопастями 6. В сите выполнены проемы 7 для перегрузки свекловичной стружки в следующую секцию. На верхней крышке корпуса установлен бункер 8, снабженный турникетом 9, обеспечивающим его герметизацию, равномерный подвод и отвод свекловичной стружки. Верхняя секция - загрузочная. На ее внутренней стенке закреплен коллектор 10 для подачи пара в секцию и предварительного нагрева свекловичной стружки. Над поверхностью сита установлено распределительное устройство 11. В паровой камере средней секции выполнены прорези для подвода горячего пара. В паровой камере нижней секции выполнены прорези для подвода горячего кальцинирующего раствора. Вал 5 - полый, с подачей пара во внутреннюю полость. По поверхности вала на всей длине по винтовой линии с равномерным шагом расположены форсунки 12. Ротор выполнен в виде коллекторов 13, внутренняя полость которых образует камеру с внутренней полостью полого вала 5, по оси кол-
Рис. 1
лекторов ротора с равномерным шагом установлены форсунки 12. Лопасти выполнены в виде двухвитково-го шнека с разрывом между секциями в месте крепления сит в корпусе. По наружной поверхности корпуса расположены трубопроводы 14 и 15 для подачи пара и горячего кальцинирующего раствора в паровую камеру соответственно средней и нижней секции. Трубопровод 16 соединен с полым валом и служит для подачи пара во внутреннюю полость. Форсунки состоят из корпуса с вкладышем с многозаходной винтовой канавкой прямоугольного профиля, обеспечивающей мелкодисперсное распыление подаваемого раствора внутрь слоя стружки. Привод 17, состоящий из мотор-редуктора, червячного редуктора, соединительных муфт, установлен на раме над крышкой корпуса. Редуктор открытый червячный, с передачей вращения на вал от червячного колеса посредством муфты. Вал вращается в двух опорах: верхней, с радиальным подшипником, и нижней, с упорным подшипником, закрепленным на раме 18. На этой же раме установлен вибратор 19 с генератором эллиптических колебаний для совершения валом эллиптических колебаний. Рама опирается на виброопоры 20, закрепленные на конусе 21 корпуса. Наружная поверхность корпуса покрыта слоем теплоизоляции 22.
Ошпариватель работает следующим образом. Свекловичная стружка с помощью загрузочного турникета 9 подается в первую секцию ошпаривателя через распределительное устройство 11, где предварительно обрабатывается паром, подаваемым через коллектор. Нагретая свекловичная стружка лопастями 6 первой секции 2 перемещается к перегрузочному проему 7 и поступает во вторую секцию. С помощью вра-
п
Рис. 2
щающихся лопастей 6 свекловичная стружка переме-шивается, одновременно с перемешиванием в секцию через стенки паровой камеры 3 и форсунок 12 вала 5 свекловичная стружка нагревается насыщенным паром. В третью секцию свекловичная стружка просыпается через сито 4. Продукт с помощью лопастей 6 перемешивается, одновременно в секцию через стенки паровой камеры 3 поступает перегретый кальцинирующий раствор, а через форсунки вала - насыщенный пар. Далее нагретая свекловичная стружка просыпается через сито в коническое днище и затем в диффузионный аппарат. Лопасти 6 совершают эллиптические колебания с помощью генератора, закрепленного на раме 18.
В ошпаривателе вал выполнен полым для осуществления подвода пара через внутреннюю полость по-
в-в
16
21
18
Рис. 3
средством форсунок. Это обеспечивает двухсторонний подвод теплоносителя (пара и кальцинирующего раствора) к нагреваемой свекловичной стружке от центра аппарата к внутренней поверхности корпуса и в противоположном направлении Такой двухсторонний подвод теплоносителя в поперечном направлении от перемещения свекловичной стружки способствует более равномерному нагреву всей толщины слоя. Подача пара через полый вал во внутренний слой свекловичной стружки производится форсунками, установленными по длине полого вала по винтовой линии с некоторым шагом друг от друга. Использование паровых форсунок позволяет интенсивно диспергировать острый пар под значительным углом распыла (> 120°). Установка форсунок по винтовой линии по длине полого вала дает возможность создать постоянную зону орошения всего объема перемещаемой в корпусе ошпари-вателя стружки и тем самым обеспечить равномерный нагрев до оптимальной температуры (68-72° С), при которой происходит термоплазмолиз свекловичных клеток, минуя их недогрев или локальный перегрев. Транспортирование свекловичной стружки внутри ошпаривателя производится двухвитковым шнеком, лопасти которого приварены к полому валу с некоторым разрывом, образуя сектора для обеспечения объемного перемешивания и увеличения проницаемости слоя стружки при перемещении ее из верхней секции в нижнюю, что создает дополнительные условия для равномерности нагрева стружки. Полый вал установлен с возможностью эллиптических колебаний для эффективного перемешивания стружки в вертикальной плоскости. Вибротранспортирование стружки в «мягком» режиме позволяет создать благоприятные усло-
вия для подвода теплоносителя в толщу слоя, существенно интенсифицировать конвективный теплообмен и значительно выровнять градиент температур в средних слоях и на поверхности стружки. Это обстоятельство дает возможность исключить мезгообразование, обеспечить равномерное перемешивание и нагревание стружки до заданной температуры. Ротор выполнен в виде коллекторов, внутренняя полость которых образует камеру с внутренней полостью полого вала и производит подачу острого пара в форсунки, включающие корпус с вкладышем с многозаходной винтовой канавкой прямоугольного профиля для мелкодисперсного распыления раствора.
Использование предлагаемой конструкции ошпаривателя в производственных условиях позволит эффективно реализовать возможности применения электротехнологии [4] на стадии предварительной обработки стружки перед экстрагированием.
ЛИТЕРАТУРА
1. Карпович Н.С. Основные направления научно-технического прогресса в сахарной промышленности. - М.: Агропромиздат, 1985. - С. 20.
2. Даценко И.М., Пушанко Н.Н., Коваленко Б.Д., Скобе -
лев О.И. Внутрибарабанное ошпаривание стружки в ротационных диффузионных установках // Сахарная пром-сть. - 1973. - № 6. -С. 46-49.
3. Работа диффузионного аппарата А1-ПДС-20 с предвари -тельным нагревом стружки / И. А. Олейник, В.В. Манк, А.В. Садыч и др. // Там же. - 1987. - № 1. - С. 30-32.
4. Решетова Р.С., Баринов М.Г. Применение электромагнитного поля в свеклосахарном производстве. - Краснодар: Куб-ГТУ, 2002. - 147 с.
Кафедра машин и аппаратов пищевых производств
Поступила 06.04.07 г.
621.31.004.18
ТРЕХКРА ТНО-ИНТЕГРИР УЮЩАЯ СИСТЕМА АВТОМА ТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА С ТИПОВЫМИ РЕГУЛЯТОРАМИ И ИДЕАЛЬНЫМ ВАЛОПРОВОДОМ
Ю.П. ДОБРОБАБА, Б.С. ЛИТАШ, А.А. ОЛЕЙНИКОВ
Кубанский государственный технологический университет
В настоящее время программно-управляемые позиционные электроприводы, исполнительные органы которых для отработки перемещений в соответствии с технологическими процессами должны в каждый момент времени занимать в пространстве строго определенные положения, находят все большее применение в пищевой промышленности. Непрерывное автоматическое регулирование положения по заданной программе требует постоянного контроля фактических значений регулируемых координат. При участии авторов определены квазиоптимальные по быстродействию диаграммы перемещения электроприводов с идеаль-
ными валопроводами [1-4] и оптимальные по минимуму потерь электроэнергии диаграммы перемещения электроприводов с идеальными валопроводами [5, 6]. Одной из наиболее сложных задач автоматизированного электропривода является воспроизведение с высокой точностью законов движения, так как необходим особо тщательный синтез динамических качеств электромеханической системы.
Серийно выпускаемая система автоматического ре -гулирования (САР) положения электропривода [7] имеет следующие недостатки, обусловленные нерациональным выбором ее структуры и параметров: статическая ошибка контура скорости; статическая ошибка контура положения.
