авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

Совершенствование и моделирование процесса пневмосепарирования рушанки подсолнечных семян

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Глущенко Григорий Анатольевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПНЕВМОСЕПАРИРОВАНИЯ РУШАНКИ

ПОДСОЛНЕЧНЫХ СЕМЯН

Специальность 05.18.12 – Процессы и аппараты пищевых производств

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Краснодар – 2012

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» (ФГБОУ ВПО «КубГТУ»)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор, Деревенко Валентин Витальевич
Официальные оппоненты: Шаззо Аслан Юсуфович, доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «КубГТУ», директор Института пищевой и перерабатывающей промышленности Ветелкин Геннадий Васильевич, кандидат технических наук, Кубанский филиал КФ ГНУ ВНИИЗ Россельхозакадемии, директор
Ведущая организация: Северо-Кавказский филиал ГНУ ВНИИЖ Россельхозакадемии, г. Краснодар

Защита диссертации состоится 30 октября 2012 года в 13:00 на заседании диссертационного совета Д 212.100.03 при Кубанском государственном технологическом университете по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, ауд. Г-248.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного технологического университета

Автореферат диссертации разослан 28 сентября 2012 года

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат технических наук, доцент М.В. Филенкова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время в РФ переработку семян подсолнечника осуществляют более 200 маслодобывающих предприятий, из которых 14 маслоэкстракционных заводов (МЭЗ) имеют производительность более 1000 тонн в сутки по семенам подсолнечника, 12 заводов перерабатывают от 500 до 1000 тонн в сутки и 75 заводов – более 100 тонн в сутки. Подготовка семян подсолнечника к извлечению масла на большинстве предприятий ведется по типовой схеме рушально-веечного цеха (РВЦ). Обрушивание семян и разделение рушанки осуществляется в рушально-веечном агрегате, состоящем из бичевой семенорушки и семеновеечной машины Р1-МС-2Т, которая включает рассев и пятиканальную аспирационную камеру, где отделяют частички лузги наклонным воздушным потоком с получением ядровой фракции, недоруша, перевея и лузги. На участке контроля перевея и лузги используются семеновеечные машины, при этом рециклический поток перевея в РВЦ составляет около 20 % от производительности завода по перерабатываемым семенам, а количество отводимой из производства лузги 15–17 %. Основные безвозвратные потери масла с лузгой формируются на этапе разделения рушанки наклонным воздушным потоком в аспирационной камере семеновеечной машины за счет выноса частичек ядра в лузгу, достигающего 1 % и более при нормативных потерях не более 0,4 %. Только за счет выноса ядра с лузгой на 0,5 % сверх норматива МЭЗ производительностью 500 тонн в сутки теряет с лузгой не менее 82,8 тонн масла в год, что в стоимостном выражении составляет 2,48 млн рублей (при оптовой стоимости 30 рублей за 1 кг масла).



Теоретические основы процесса разделения воздушным потоком зернового сырья, в том числе масличных семян и их компонентов, а так же разработка соответствующего оборудования отражены в работах А.Я. Малиса, А.Д. Демидова, А.Б. Демского, В.Ф. Веденьева, Е.В. Семенова, В.А. Масликова, В.В. Белобородова и ряда других ученых.

Разработка ресурсосберегающих технических решений по совершенствованию действующего технологического оборудования и создание высокоэффективного пневмосепаратора, обеспечивающие снижение выноса ядра в лузгу и исключение из схемы РВЦ контрольных операций фракций перевея и лузги, основанные на экспериментальном исследовании аэродинамических свойств частиц рушанки семян подсолнечника, процесса их разделения вертикальным воздушным потоком и математическом моделировании стесненного движения частичек рушанки в аэросепараторе, являются актуальными задачами.

Научная работа выполнялась по гос. контракту №П424 «Научное обоснование и разработка ресурсосберегающих технических решений по совершенствованию рушально-веечного цеха маслоэкстракционного завода» (научный руководитель аспирант Глущенко Г.А.) в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 – 2013 годы, по хоз. договору №6.34.03.03 - 2008 г. «Разработка технологических решений (раздел ТХ) для маслоэкстракционного завода производительностью 1000 т/сутки семян подсолнечника» с ООО "Инпротех" (проектный институт) и при материальной и финансовой поддержке ООО «Экотехпром», которое безвозмездно предоставило промышленный аэросепаратор МКА-400 для проведения исследований.

Цель и задачи диссертационной работы. Цель работы – научно-техническое обоснование процесса разделения фракционированной рушанки семян подсолнечника вертикальным воздушным потоком и совершенствование пневмосепаратора, обеспечивающие снижение выноса ядра в лузгу, исключающие образование фракции перевея и участок контроля лузги в типовой схеме РВЦ.

В соответствии с поставленной целью сформулированы следующие задачи исследования:

  • экспериментально изучить скорость витания компонентов рушанки семян подсолнечника заводской смеси;
  • определить в производственных условиях типового РВЦ основные параметры работы семеновеечной машины Р1-МС-2Т – нагрузку по рушанке для каждого раздела пятиканальной аспирационной камеры, ее фракционный и компонентный состав, необходимые для обоснования режимов работы при испытании в стендовых условиях промышленного аэросепаратора МКА-400;
  • экспериментально исследовать в стендовых условиях аэродинамические условия работы промышленного аэросепаратора МКА-400 и его усовершенствованную конструкцию;
  • экспериментально исследовать процесс отделения лузги из рушанки воздушным потоком в усовершенствованном аэросепараторе в стендовых условиях;
  • разработать математическую модель стесненного движения частичек рушанки в приемном устройстве и вертикальном пневмосепарирующем канале аэросепаратора и определить его рациональные конструктивно-технологические параметры;
  • разработать методику инженерного расчета аэросепаратора для разделения рушанки;
  • разработать технические решения по совершенствованию пневмосепараторов для разделения рушанки и семеновеечной машины Р1-МС-2Т.

Научная новизна. Экспериментально определена средняя скорость витания частичек лузги и ядра рушанки семян подсолнечника заводской смеси, а также сечки, недоруша и масличной пыли. Впервые получены зависимости для расчета средней скорости витания от среднего диаметра частиц лузги и ядра различных фракций.

Выполнены экспериментальные исследования функционирования усовершенствованного аэросепаратора в стендовых условиях. Получена зависимость для расчета потерь полного давления и исследовано влияние основных конструктивно-технологических параметров на эффективность отделения лузги из фракций рушанки воздушным потоком.

Развиты представления о механизме движения частичек рушанки в приемном устройстве и пневмосепарирующем канале с учетом их стесненного движения на основании экспериментальных исследований и разработанной позонной математической модели, учитывающей начальную скорость движения частичек, удельную нагрузку, угол наклона приемного устройства, силы тяжести и трения, а так же аэродинамического сопротивления воздушного потока. Полученные результаты позволили рассчитать среднюю скорость и определить путь, пройденный частичками при стесненном движении в приемном устройстве и вертикальном пневмосепарирующем канале, а также установить рациональные конструктивно-технологические параметры усовершенствованного аэросепаратора.

Математическая модель идентифицирована по собственным экспериментальным данным, которые получены киносъемкой.

Практическая значимость. Разработаны технические решения, новизна которых подтверждена одним патентом на изобретение РФ №2397027 «Пневмосепаратор для отделения аэроуносимых частиц» и двумя патентами на ПМ РФ №78794 «Пневмосепаратор» и №88020 «Аэросепаратор для отделения лузги».

Показано, что модернизация семеновеечной машины с использованием разработанных технических решений позволяет исключить образование фракции перевея и соответственно исключить участки контроля перевея и лузги из схемы РВЦ.

Разработана методика инженерного расчета аэросепаратора для разделения рушанки, в основу которой положена полученная математическая модель сложного движения частичек рушанки.

Технические разработки (патенты РФ №2397027, №78794) соответственно удостоены серебряных медалей на XIV и XV Международном салоне изобретений и инновационных технологий «АРХИМЕД – 2011» и «АРХИМЕД – 2012» г. Москва. Автор удостоен дипломом 1-й степени и награжден золотой медалью на краевом конкурсе «На лучшую научную и творческую работу преподавателей, аспирантов и студентов высших учебных заведений Краснодарского края за 2011 г.»

Технические разработки использованы: ООО «Инпротех» (проектный институт) в рабочем проекте маслоэкстракционного завода производительностью 1000 т/сут по семенам подсолнечника для ЗАО «Сорочинский комбинат хлебопродуктов» Оренбургская обл.; ООО «Экотехпром» в предпроектном решении «Разработка технических предложений по реконструкции рушально-веечного цеха» для Усть-Лабинского ЭМЭК ЗАО «Флорентина» и в технических предложениях по реконструкции РВЦ, разработанных в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 – 2013 годы для Бейсугского маслозавода
ЗАО фирмы «Агрокомплекс».

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на 9-й и 11-й международных конференциях «Масложировая индустрия» (г. Санкт-Петербург, 2009, 2011 гг.); VII Международной научно-технической конференции «Техника и технология пищевых производств» (г. Могилев, 2009 г.); X Международной конференции молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии» (г. Казань, 2009 г.); Всероссийской конференции с элементами научной школы «Инструментальные методы для исследования живых систем и пищевых производств» (г. Кемерово, 2009 г.); IV Международной научно-практической конференции «Инновационные направления в пищевых технологиях» (г. Пятигорск, 2010 г.); V Международной научно-практической конференции молодых ученых и студентов «Интеллектуальный потенциал молодежи XXI века в инновационном развитии современного общества» (г. Усть-Каменогорск, Казахстан, 2012 г.); VII Международной конференции «Масложировой комплекс России: Новые аспекты развития» (г. Москва, 2012 г.), 5-й Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием «Технологии и оборудование химической, биотехнологической и пищевой промышленности» (г. Бийск, 2012 г.).

Публикации результатов исследований. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 17 научных работах, из них 5 статей в журналах рекомендованных ВАК, одна статья в иностранном издании; получены патенты РФ: один на изобретение и два на полезную модель.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, приложений и списка литературных источников из 126 наименований. Общий объем диссертации изложен на 147 страницах, содержит 46 иллюстраций и 3 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении рассмотрено современное состояние переработки рушанки семян подсолнечника на маслодобывающих заводах, обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы научная новизна и практическая значимость выполненных исследований.

В первой главе проведен аналитический обзор информационных источников о современном состоянии техники разделения сыпучих материалов воздушным потоком, в том числе рушанки семян подсолнечника. Проанализированы на основе системного подхода структурные схемы типового рушально-веечного цеха (РВЦ) маслодобывающих предприятий РФ, фирм «Buhler» и «Allocco», конструктивные особенности технологического оборудования для разделения рушанки, пневмосепарирующего оборудования и теоретические аспекты пневмосепарирования сыпучих материалов. Проведенный анализ позволил обосновать выбор объекта исследования, сформулировать цели и задачи диссертационной работы.

Во второй главе и далее объектами исследования были компоненты

рушанки и рушанка семян подсолнечника заводской смеси влажностью от 6,8 до 7,0 %, отобранные на Белореченском МЭЗ в 2008 г., на Бейсугском МЗ в 2009 г., на МЖК «Краснодарский» в 2010 г. (Краснодарский край) и на ЗРМ «Новохоперский» Воронежской области в 2011 г.

Изучение скорости витания частичек лузги и ядра проведено в стеклянной вертикальной цилиндрической трубе с внутренним диаметром 57 мм и длиной 1 метр на стендовой установке. Для выравнивания скорости воздушного потока были установлены две сеточки в нижней части воздуховода перед стеклянной трубой. Скорость воздушного потока измеряли термоанемометром АТТ-1004 с точностью до 0,1 м/с.

Объектами исследования были откалиброванные 5 фракций частичек лузги и 3 фракции ядра следующих характеристик: сход с сита/ проход через сито с отверстиями диаметром (), мм: лузга: 1-я фракция – 3/4; 2-я – 4/5; 3-я – 5/6; 4-я – 6/7; 5-я – 7/8; ядровая фракция: 7-я – 3/4; 8-я – 4/5; 9-я – 5/6. Из каждой фракции лузги и ядра подряд отбирали по 50 штук частиц и при пятикратном повторении определяли их среднюю скорость витания (выполнено более 2500 измерений). Относительная ошибка средних измерений для частиц лузги не превышала ±6,9 %, а для ядровой фракции ±9,7 %.

Среднюю скорость витания частичек лузги можно описать ступенчатой функцией (1), а частичек ядра – уравнением (2) в зависимости от их среднего диаметра:

(1) (2)




Здесь dср – средний диаметр частиц, который определяли как среднеарифметическую величину двух граничных размеров – диаметры

отверстий сита для проходовой и сходовой фракций.

Расхождения между рассчитанными по уравнениям (1) и (2) и экспери­ментальными данными соответственно не превышают ±14,6 % и ±13,6 %.

Как видно из рисунка 1, c увеличением среднего диаметра частичек лузги от 3,5 до 7,5 мм скорость витания увеличивается от 1,8 до 4,5 м/с, а для частичек ядровой фракции с средним диаметром 3,5; 4,5 и 5,5 мм повышается от 5,0 до 9,8 м/с. При этом важно отметить, что вариационная кривая 6 – распределения скорости витания масличной пыли (проход через сито 3 мм, сход с сита 2 мм) занимает промежуточное положение с пересечением вариационных кривых фракций лузги 4, 5 и недоруша 10, что требует предварительного отделения масличной пыли из рушанки.

Рисунок 1 - Вариационные кривые скорости витания: 1, 2, 3, 4, 5 – соответственно фракции частичек лузги с dср: 3,5; 4,5; 5,5; 6,5 и 7,5 мм; 6 – масличная пыль; 7, 8, 9 – соответственно фракции частичек ядра с dср: 3,5; 4,5 и 5,5 мм; 10 – недоруш.

В третьей главе определены в производственных условиях основные параметры работы семеновеечной машины Р1-МС-2Т – нагрузка по рушанке для каждого раздела пятиканальной аспирационной камеры, фракционный и компонентный состав каждой фракции с целью обоснования рабочих параметров и проведены испытания промышленного аэросепаратора МКА-400 в стендовых условиях. Изучение параметров работы семеновейки Р1-МС-2Т проводилось на ОАО «МЖК Краснодарский» при переработке заводской смеси семян подсолнечника урожая 2010 г. Замеренная производительность рушально-веечного агрегата, состоящего из бичевой семенорушки марки МРН и семеновейки, составила 66,4 тонн в сутки по семенам подсолнечника (паспортная производительность – 70 т/сут). Относительная ошибка среднего измерения нагрузки для каждого раздела, рассчитанная по пяти параллельным замерам, колебалась в интервале 4,4 – 10,5 %.

Выявлено, что нагрузка по рушанке в разделах аспирационной камеры неравномерна и колеблется от 125 до 902 кг/ч, при этом количество масличной пыли (проход через сито диаметром 3 мм) в неветровом разделе достигает до 28 %, недоруша до 33 %, а нагрузка по свободной лузге существенно изменяется от первого до пятого разделов соответственно от 249,2 до 30,1 кг/ч.

Установлен фракционный и компонентный состав рушанки по содержанию ядровой фракции, свободной лузги, недоруша и сечки недоруша в зависимости от среднего диаметра частиц для каждого раздела аспирационной камеры. Содержание свободной лузги в каждой фракции рушанки составляло от 13,6 до 27,6 %, а содержание масличной пыли изменялось от 0,2 % в первом разделе (недоруш) и до 53,3 % в пятом разделе. Полученные результаты позволили обосновать фракционный и компонентный состав модельных образцов рушанки, использованных при исследовании работы аэросепаратора МКА-400 в стендовых условиях.

В стендовых условиях изучена неравномерность изменения скорости воздушного потока по высоте пневмосепарирующего канала промышленного аэросепаратора МКА-400 в пяти горизонтальных сечениях. В каждом сечении в 42 точках дифференциальным микроманометром ДМЦ-О измеряли скорость воздушного потока. В зоне ввода материала в пневмосепарирующий канал установлена заметная неравномерность воздушного потока, достигающая от 80 до 95%, что в определяющей степени обусловлено условиями подвода воздуха, положением рабочих заслонок и длиной выступающего участка горизонтального сита в вертикальном пневмосепарирующем канале, по которому в него поступает рушанка.

На основании проведенных исследований была усовершенствована конструкция аэросепаратора МКА-400. Во-первых, перемонтировали сито с горизонтальным участком в приемное устройство. Во-вторых, переделали фиксатор, регулирующий угол наклона приемного устройства. Внесенные изменения позволили сократить неравномерность поля скоростей воздушного потока на 48 % и уменьшить угол наклона приемного устройства до 20 (в паспорте не менее 55 для перевея), что обеспечило снижение скорости движения частичек рушанки, поступающих в пневмосепарирующий канал.

В стендовых условиях изучена аэродинамическая характеристика усовершенствованного аэросепаратора при его работе на чистом воздухе и под нагрузкой на рушанке. Получено эмпирическое уравнение для расчета потерь полного давления:

, (3)


Pages:   || 2 | 3 |
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.