автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Исследование и разработка оптимальных режимов процесса прессования дисперсных сыпучих материалов

На правах рукописи

Г, "I

: О

НГУЕН ТХИ ФЫОНГ ТХАО

/ О Ш и" Г:

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ОПТИМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ ПРОЦЕССА ПРЕССОВАНИЯ ДИСПЕРСНЫХ СЫПУЧИХ

МАТЕРИАЛОВ

(на примере брикетирования корковых смесей)

05.17.08 - Процессы и аппараты химической технологии 03.00.23 - Биотехнология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1998 г.

Работа выполнена в Российском химико-технологическом университете им. Д.И.Менделеева.

Научные руководители: Академик Российской Академии диалектшо-системных исследований, доктор технических наук, профессор И.Н.Дорохов; Член-корреспондент Международной инженерной академии, доктор технических наук, профессор А.Ю.Винаров.

Официальные оппоненты: ■Академик Российской Академии диалектико-системных исследований, доктор технических наук, профессор Ю.А.Комиссаров; Кандидат технических наук, доцент Ю.М.Крылов.

Ведущая организация - ОАО «Институт перерабатывающей промышленности», г.Москва.

Защита диссертации состоится 25 июня 1998г. в 11. 00 час, в МАЗе на заседании диссертационного совета Д 053.34.08 в РХТУ им. Д.И.Менделеева (125047, Москва, А-47, Миусская пл.,

С диссертацией можно ознакомиться в Научно-информационном центре РХТУ им.Д.И.Менделеева.

9)-

Автореферат разослан

1998г.

Ученый секретарь диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. До сих пор многие вопросы, связанные с совершенствованием технологии процессов прессования различных дисперсных сыпучих материалов остаются не решенными. Это объясняется большим разнообразием видов дисперсных сыпучих материалов (торф, уголь, грунты и формовочные смеси, металлические порошки, керамические глины, кормовые смеси и.т.п) и сложностью механизма их прессования.

Особенно актуально эта проблема стоит в области брикетирования кормовых смесей. Брикетирование позволяет резко сократить потери кормов, снизить затраты труда, использовать механизированные кормораздатчики, улучшить санитарные условия кормления животных, уменьшить емкость хранилищ, повысить транспортабельность, обеспечить длительную сохранность питательных веществ. При этом облегчается введение в состав кормов различных добавок, повышающих питательную ценность корма (белково-витаминные добавки, карбамид и.др.), исключая при этом расслоение смеси. Известны способы брикетирования кормовых смесей с добавлением связующих веществ - мелассы,гидрола и.др. Однако, применением мелассы как основного связующего вещества не рационально, так как меласса является сырьем,ценным для других пищевых производств (например, для получения пищевого спирта).

Вышесказанное определяет актуальность проблемы совершенствования технологии приготовления прессованных кормовых смесей, изыскания рациональных режимов прессования без добавления связующих веществ (мелассы, гидрола и др.) и оптимизации процесса брикетирования кормовых смесей.

Цель работы. Анализ выполненных исследований и накопленных практикой данных, касающихся процесса прессования (брикетирования) различных материалов показал низкую эффективность организации и ведения технологического процесса. Поэтому цель настоящего исследования заключается в установлении закономерностей процесса прессования кормовых смесей, содержащих в своем составе грубые корма без связующих добавок.

Для достижения поставленой цели необходимо решить следующие задачи:

- изучить возможность брикетирования кормовых смесей содержащих в своем составе грубые корма без связующих добавок;

- выявить роль отдельных факторов и степень их влияния на процесс формирования брикета;

- а -

- определить взаимосвязь между технологическими факторами в процессе прессования кормовых смесей;

- установить оптимальные параметры работы прессовой установки при безмелассном брикетировании;

- определить силовые (энергетические) затраты, расходуемые на формирование брикета;

- дать анализ качественных показателей, предопределяющих качество брикетов;

- разработать рекомендации для комбикормовой промышленности по выработке брикетов требуемого качества без ввода в них связующих добавок.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- научно обоснован способ брикетирования кормосмесей без связующих добавок;

- выяснена роль отдельных факторов и степень их влияния на процесс формирования брикета;

- определена взаимосвязь между основными технологическими факторами в процессе прессования кормовых смесей;

- установлены оптимальные параметры работы прессовой установки при безмелассном брикетировании кормовых смесей.

Практическая ценность. Предложен сравнительно дешевый способ получения брикетов необходимой прочности и плотности без связующих добавок - мелассы, гидрола и др. Установлены оптимальные параметры и разработана усовершенствованная технология брикетирования. Разработаны для комбикормовой промышленности рекомендации по выработке брикетов требуемого качества без ввода в них связующих добавок.

Апробация работы: отдельные положения выполненного исследования были изложены в докладах, представленных на 4-ом Международном конгрессе по биоконверсии органических отходов и защите окружающей среды (г.Киев, 1996 г.), 10-ом Международном симпозиуме по биотехнологии (Австралия, Сидней, 1996 г.), Семинаре Российской Федерации по производству комбикормов на предприятиях системы хлебопродуктов и сельского хозяйства при ОАО" Институт перерабатывающей промышленности (Москва, 1996 г.), Международной конференции по кибернетикие и системному анализу химико-технологических процессов и комплексов (г.Москва, 1996 г.).

Публикация: по теме диссертаци опубликовано 5 научных работ.

Структура и объем работы: диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа

изложена на 163 страницах машинописного текста, содержит 35 рисунков, 28 таблиц, список использованной литературы с 136 работами.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность, научная новизна, практическое значение работы. Определены цели и задачи исследования, а также намечены основные этапы и направления совершенствования технологии процесса прессования дисперсных сыпучих материалов, и, в частности, кормовых смесей.

В первой главе дан анализ современного состояния проблемы исследования и совершенствования технологии процессов прессования дисперсных сыпучих материалов. Приводится краткая характеристика существующих технологических схем для уплотнения различных дисперсных материалов, дается обзор теоретических и экспериментальных исследований процесса брикетирования дисперсных материалов, и, в частности, кормовых смесей.

Процесс уплотнения различных дисперсных материалов сводится к получению монолитов, отличающихся от исходного материала по своим физическим и структурно-механическим свойствам. В зависимости от природы исходного материала, его гранулометрического состава и требований к форме и размерам конечного изделия, применяются различные способы и средства уплотнения, которые можно разделить на три группы: 1) окатывание; 2) продавливание; 3) формовка. В первых 2-х случаях получаются гранулы, в третьем - брикеты, т.е. куски геометрически правильной формы в каждом конкретном случае и практически одинакового веса. Существенными преимуществами брикетирования по сравнению с гранулированием являются: а) возможность получения сколь угодно больших брикетов одинакового размера; б) отсутствие операции контрольной очистки исходного материала; в) возможность уплотнения материала с весьма низкой и высокой степенями влажности; г) возможность термической обработки наружной поверхности брикета, например, за счет нагрева прессформы и др.

Брикетирование кормовых смесей обычно проводится с применением связующего компонента - мелассы в количестве 5-10%. Однако использование мелассы в экономическом отношении более выгодно при получении пищевого спирта, чем при получении брикетированного комбикорма. Это обстоятельство выдвинуло проблему поиска возможностей брикетирования кормов без связующих веществ. В области приготовления брикетированных комбикормов эта проблема практически

не рассматривалась. Вместе с тем, существует ряд теорий образования брикета из частиц какого-либо твердого тела без применения связующих добавок, в которых сделаны попытки объяснить природу сил, обеспечивающих прочность брикета.

Битумная теория. Эта теория брикетирования угля наиболее старая, ее автор В.Шейтхауэр полагал, что резкое повышение давления на уголь приводит к значительному нагреванию и превращению прессуемого материала в пластическое состояние. При отсутствии в прессуемом материале битумов получение брикета, согласно теории Шейтхауэра, невозможно. Для доказательства несостоятельности этой теории к брикетированному углю добавляли легкие сплавы и парафированный воск, способные плавиться при более низких температурах,чем битумы. Опыты показали, что даже парафины с температурой плавления 55-56°С оказались внутри брикета нерасплавленными.

Гуминовокислотная теория основывалась на том, что силы сцепления между частицами брикетируемого угля или торфа создаются за счет свободных гуминовых кислот, которые играют роль связующего вещества. Прочность брикета зависит от содержания свободных гумийовых кислот, как пластификатора. Однако, опыты показали, что с удалением из торфа гуминовых веществ прочность получаемых из него брикетов увеличивается, причем одновременно возрастает также и влагоемкость.

Капиллярная теория. Основоположник капиллярной теории К.Кегель (1902 г.) считал, что бурый уголь представляет собой гель с мелкой губчатой структурой и капиллярно связанной водой. Капиллярная вода рассматривается как своего рода вяжущее вещество. Считая капиллярную теорию наиболее приемлемой, ни К.Кегель, ни его последователи прямых доказательств ее достоверности не приводят. Для случая брикетирования кормосмесей, в частности, соломы в отсутствии жидкой фазы, т.е. когда вода находилась в квазитвердом состоянии, получали хорошие брикеты. Поэтому нет основания утверждать, что в брикете кормосмеси между частицами действуют капиллярные силы.

Коллоидная теория Г.Агде исходит из того, что вода в процессе брикетирования играет второстепенную роль. Брикет представляется как кусок геля, в котором все ранее рассмотренные эффекты имеют место и взаимно дополняют друг друга. Однако многочисленными опытами по брикетированию керамических порошков, пластических дисперсных материалов и др. ряд авторов доказывают, что коллоидная теория носит частный характер.

Теория академика А.П.Р&биндера доказывает, что при адсорбции ПАВ из окружающей среды поверхностью тела твердость его падает. Это

понижение твердости объясняется уменьшением поверхностной энергии, т.е. ослаблением связи его частиц по обе стороны поверхности раздела фаз.

Термодинамическая теория академика Б.В.Дерягина объясняет механизм прилипания частиц дисперсной среды. Согласно этой теории удельная сила молекулярного прилипания находится в обратной зависимости от размера частиц. Определение зависимости между размерами частиц и силами прилипания является одним из основных условий установления оптимального режима брикетирования кормовых смесей.

В главе дан анализ существующих в литературе уравнений прессования различных дисперсных сыпучих материалов. Наряду с работами, преследующими цель установить математические зависимости для отдельных материалов (угля, торфа, соломы, сена и др.), предпринимаются попытки получить обобщенные уравнения для материалов, сильно различающихся по своим свойствам. Сделан вывод о том, что вопрос о рациональности того или иного уравнения следует решать на основе теоретического анализа процесса уплотнения конкретных материалов и изучения экспериментальных данных, полученных в процессе уплотнения, а также требований, предъявляемыых в ходе конструктивных и технологических расчетов.

Глава 2 посвящена качественному и количественному анализу физико-механических закономерностей процеса прессования кормовых смесей.

Рассматривая брикет кормосмеси как объект исследования, отмечается, что в его состав входят твердые органические компоненты и технологическая связка (жидкость). Назначение технологической связки -обеспечить эффективность прессования компонентов путем снижения внутреннего трения в сжимаемой системе, придания ей необходимой плотности, прочности и пластичности. В этой связи вводится понятие "объемная характеристика", т.е. отношение объема технологической связки к объему твердой и жидкой составляющих. Дан анализ явлений, происходящих с технологической связкой и воздухом при брикетировании.

В главе рассмотрены основные характеристики, применяемые для технологической оценки кормовых брикетов: плотность у, прочность, степень уплотнения или коэффициент сжатия КСж, объемная масса, пористость и взаимосвязь между ними.

Исследован механизм явлений, наблюдающихся в брикете после снятия прессующего усилия. В момент снятия прессующего давления возникающая система сил мгновенно оказывается неуравновешенной, брикет расширяется в направлении прессования. Так как продольные

упругие силы, вызывающие расширение брикета, приложены только у ее боковых поверхностей, то свободные от стенок матрицы грани расширяются и могут приобретать некоторую выпуклость. После выхода брикета из матричного канала система действующих сил вновь изменяется. Происходит остаточное расширение в разных направлениях, называемое упругим расширением.

Из многочисленных работ, а также из практического опыта следует, что при прессовании различных дисперсных материалов наблюдается тесная связь между повышением плотности и прочности брикетов. В связи с этим для расчета процессов прессования важное значение имеют зависимости плотности смеси от давления прессования. Различными авторами предложены десятки частных уравнений прессования для различных видов материалов. Однако единого универсального математического описания, охватывающего широкий спектр явлений, сопровождающих процесс прессования, до сих пор не сформулировано. В связи с этим в главе сделана попытка сформулировать полную математическую модель процесса прессования дисперсного сыпучего материала, включающую следующие уравнения: 1) уравнение баланса сил прессования; 2) уравнение, выражающее плотность брикета у в функции от давления прессования Р и начальной засыпки Н;3) уравнение для удельной работы прессования; 4) обобщенное реологичесоке уравнение состояния уплотняемой дисперсной смеси; 5) интегральное уравнение Вольтерра 2-го рода для описания деформации прессуемого материала с учетом времени (исходя из наследственной теории Больцмана-Вольтерра); 6) уравнения бобщенного закона деформации дисперсной смеси, полученого из уравнения Вольтерра.

В уравнения сформулированной математической модели входят эмпирические константы, которые должны определяться по экспериментальным данным. Кроме того, эти уравнения основаны на параметрах внутренних физико-механических свойств смесей и мало пригодны для практического использования. Поэтому возникает необходимость проведения широкого комплекса экспериментальных исследований с целью разработки более удобных расчетных соотношений, основанных на технологических параметрах процесса брикетирования.

В третьей главе приведены методика экспериментального исследования процесса брикетирования кормосмесей и описание экспериментальных установок. Экспериментальная часть выполнялась в следующих основных направлениях: 1) определение физико-механических свойств испытываемых кормовых смесей; 2) исследование и разработка оптимального режима процесса прессования кормовых смесей.

Панирование эксперимента проводили с целью получения наибольшего объема информации, необходимой для выяснения работоспособности принятой рабочей гипотезы, при наименьшем количестве опытов.

Результаты экспериментальных исследований систематизированы в Приложении к диссертациив виде 10-ти таблиц экспериментальных данных, в которых приведены результаты 173 опытов (общим числом).

Для выполнения лабораторных экспериментальных исследований использовалось следующее экспериментальное оборудование и приборы: 1) лабораторный гидравлический пресс усилием до Ют, позволяющий варьировать давление от 0 до 105 кПа, применять матрицы диаметром 25, 50, 70 и 110 мм, изменять высоту слоя кормосмеси в матрице до 200 мм; 2) прибор для определения бокового давления; 3) прибор для определения коэффициента внешнего трения; 4) деформатор, установленный на разрывной машине АУК для определения сопротивления сжатию и сдвигу; 5) прессформа с подогревом матрицы; 6) смеситель-пропариватель; 7) прочность на удар определялась количеством сбрасываний брикетов с 2-х метровой высоты на цементный пол до начала их разрушения (откалывания, расслаивания).

Производственную проверку результатов исследования по брикетированию кормовых смесей без связующих добавок проводили на промышленных прессовых установках марки Б814А. Результаты производственной проверки приведены в главе 5.

В четвертой главе приведены результаты лабораторных экспериментальных исследований технологического процесса брикетирования кормовых смесей без связующих добавок. Лабораторными исследованиями предусматривалось определить степень влияния основных режимных показателей и физико-механических свойств на процесс брикетирования с целью установления оптимального режима его ведения.

В качестве объекта исследования были выбраны кормосмеси пяти рецептов с рецептурным составом,приведенным в табл.1. В табл.2 дана технологическая характеристика кормосмесей, составленных по различным рецептам. Качество компонетов, использовавшихся для приготовления кормосмесей, соответствовало действующей нормативно-технической документации.

Таблица 1.

Рецептурный состав исследуемых кормосмесей._

Процентное содержание компонентов, включаемых в

Наименование компонентов рецепты кормосмесей

Рецепт Рецепт Рецепт Рецепт Рецепт

№1 №2 ХаЗ №4 №5

1. Солома - 21,0 34,0 - 32,0

2. Сено 37,9 34,0 34,0 32,0 -

3. Огруби пшеничные 23,5 - - 5,0 5,0

4. Ячмень 21,1 20,5 30,0 5,0 5,0

5. Зерновые отходы 13,3 22,5 - - -

6. Мясокостная мука 2,1 - - - -

7. Жмых, шрот - - - 6,5 6,5

8. Мел - - - 1,0 1,0

9. Соль 2,1 2,0 2,0 0,5 0,5

Таблица 2.

Технологическая характеристика кормосмесей составленных по __различным рецептам.__

Номер Объемная Угол Гранулометрический состав по остаткам Модуль

рецепта масса, кг/мэ естеств. на ситах, % размола,

отклон., мм

град (15мм (13мм (12мм (11мм Дно

1 336 44 0,6 13,5 9,0 13,0 58,5 1,40

2 253 46 4,3 22,3 22,7 16,7 34,0 1,52

3 232 47 1,6 11,8 26,9 18,9 40,8 1,63

4 196 49 5,5 18,0 21,5 15,0 40,0 1,78

5 160 51 6,3 24,7 27,3 20,2 21,5 2,18

Примечание: в опытах влажность кормосмесей изменяли в пределах от В до 22%.

Исследовалось влияние различных приемов и методов обработки кормосмеси с целью уменьшения релаксации брикетов и улучшения их качества: прессование под большим давлением; механическая обработка материала (дробление) с увлажнением и без увлажнения; подогрев материала перед прессованием до 50-60°С с увлажнением и без увлажнения; воздействие на материалы сухим паром; предварительный прогрев матриц до 100°С; изменение времени нахождения спрессованного брикета в матрице; изменение длины пути нахождения спрессованного брикета в мундштуке. Результаты этих исследований приведены в табл.3.

Таблица 3.

Влияние различных методов обработки материалов на качество брикетов._

Способ обработки Сжимаемость,% Расширение в % Давление, 104 кПа Плотность, г/см3 Качество получаемых брикетов

После отвода штемпеля Через 24 часа

Без обработки 76,5 23,2 17,0 2,5 1,07 При прикосновении

легко разрушается

С увлажнением на 30% 76,5 19,0 15,0 2,5 1,12 руками

Прессование под большим 77,0 20,0 12,4 12,0 1,13 Легко разрушается

давлением реками

С вводом мелассы 5% 76,5 12,5 18,7 2,5 1,14 С небольшим

усилием разрушается

руками

С дроблением материала 76,5 15,0 2,0 2,5 1,29 Плотный брикет по

всей толщине

С дроблением, увлажнени- 75,0 7,4 - 2,5 1,35 Очень плотный бри-

ем и нагревом до 60°С кет с равномерной

прочностью

С увлажнением и нагревом 72,5 3,2 - 1,25 1,28 Очень плотная корка

матрицы внутри легко

растираемая руками

С выдержкой под прессом в 71,0 3,2 - 1,0 1,29 Окружающая

нагретой матрице до 100°С плотная корка более

толстая

Наиболее важными результатами, полученными в четвертой главе являются следующие. Установлено, что плотность упаковки частиц внутри брикетов зависит от гранулометрического состава компонетов (рис. 1). Из рис.1 видно, что с уменьшением модуля размола М при прочих равных условиях плотность брикетов повышается.

Количество воды, содержащееся в кормовых смесях, является также одним из основных факторов, влияющих на такие важнейшие показатели технологического процесса брикетирования, как степень сжатия и конечная плотность брикета. Влага, содержащаяся в кормосмесях, способствует образованию коллоидных пленок, которые одновременно выполняют упрочняющие функции и служат хорошим пластификатором материала. Опыты (рис.2) показывают, что как недостаточная, так и избыточная влажность приводит к снижению плотности по сравнению с тем максимумом, который может быть достигнут при данном давлении и температуре. При этом плотность брикетов при прочих равных условиях повышается с уменьшением процента ввода грубых кормов.

На рис.3 представлена зависимость плотности брикетов от давления прессования с изменением влажности кормосмеси. Видно, что по мере роста давления плотность увеличивается, однако с наступлением своего оптимального значения кривая плотности выходит на некоторый постоянный уровень, а затем опускается вниз. Причем, чем выше влажность кормосмеси, тем характернее эта тенденция. Наиболее плотные и прочные брикеты были получены из кормосмеси с исходной влажностью 12-16%.

Исследованиями установлено, что температура матрицы является одним из основных факторов, от которых зависит уплотнение кормосмеси. С увеличением температуры матрицы плотность брикетов повышается и при достижении оптимальных величин 100-120°С процесс уплотнения кормосмеси заканчивается при Р = 1,2 - 1,3-10* кПа.

Для облегчения поиска оптимальных режимов процесса прессования кормосмесей установленные выше связи между важнейшими показателями процесса (плотностью у, давлением прессования Р и начальной влажностью кормосмеси ю) представлены в виде одной диаграммы, показанной на рис.4.

Математико-статистическая обработка экспериментальных зависимостей между плотностью брикета у, коэффициентом прессования р и давлением прессования Р показала возможность использования нижеследующих соотношений для определения давления Р, работы А прессования и плотности брикетов у в зависимости от степени сжатия (коэффициента прессования):

-•и -

У, г/см3 ■

0,8 -0,6 -0,4 -

0 0,7" Со ' ' ' Со ' з>

Рис До Зависимость плотности брикетов от крупности частиц кормо-смеси: I - рецепт Щ; 2 - рецепт №3 ( давление прессования Р = 20 мПа; влажность о? = Ы % ).

& г/см

<,0

0,3 0,8

0,7

0;6

8 9 10 44 12. 13 ^ 1? <6 17 18 19 20 Щ е/а

Рисо2о Зависимость плотности брикетов от влажности кормосмеси с

различным процентом ввода грубых кормов (ГК): I - ГК = 38%; 2 - 55%; 3 - 68$; 4 - 81% ( давление прессования Р = 20 мПа; температура матрицы 20°С ).

0 Sfl 10,0 i5,0 20,0 25,0 30,0 рмПа

Рис»3»Зависимость плотности брикетов от давления прессования с ие менением влажности корыосмеси: I - £о = II,2 %; 2 - 13,8 3 - 15,2 Ь - 16 % ( температура матрицы 120°С ).

( температура матрицы 120°С ).

Р = к,ехр(к2р); (1)

А = 6к1ехр(к2р); (2)

у = 7о + Р/(к3 + к4Р); (3)

где 8 - величина рабочего хода штока; р - коэффициент прессования; у0 - начальная плотность кормосмеси при Р = 0; к|, кг, кз, к4 - опытные коэффициенты, постоянные для конкретной кормовой смеси.

На основе выполненных экспериментальных исследований, их математико-статистической обработки и поиска оптимальных режимов процесса брикетирования разработана усовершенствованная технологическая схема процесса безмелассного брикетирования, блок-схема которой приведена на рис.5.

Пятая глава посвящена производственной проверке экспериментальных данных и рекомендаций по оптимальным режимам ведения процесса брикетирования кормовых смесей, полученным в лабораторных условиях. Наряду с определением производительности промышленного пресса Б814А и удельного расхода электроэнергии, изучали влияние основных технологических факторов на процесс уплотнения кормосмесей, содержащих грубые корма в различных соотношениях: влияние крупности частиц кормосмеси на плотность брикетов; зависимость плотности брикетов от их высоты при одинаковых условиях прессования на прессе Б814А; влияние влажности кормосмеси и температуры матричного канала на плотность брикетов; влияние скорости прессования на производительность пресса Б814А; изменение общих затрат электроэнергии в зависимости от скорости прессования.

Установлено, что с ростом скорости прессования кормосмеси затраты электроэнергии уменьшаются. Это объясняется тем, что повышается температура стенок матричного канала, вследствие чего коэффициент трения материала о стенки канала уменьшается. Анализируя затраты электроэнергии непосредственно на прессование и привод пресса, можно сделать вывод, что при скорости пуансона 260 мм/с затраты энергии на сжатие кормосмеси составляют 60-78% от величины общих затрат. При увеличении скорости до 468 мм/с эти затраты уменьшаются до 30%.

Подводя итоги производственной проверке результатов исследования, можно отметить, что полученные данные полностью подтвердили справедливость закономерностей, установленных в лабораторных условиях и систематизированных в приложении к диссертации, а также степень влияния отдельных факторов на брикетирование кормовых смесей.

В заключении главы приведены данные расчета технико-экономической эффективности безмелассного брикетирования кормосмесей

Рис.5» Рекомендуемая принципиальная схема процесса безмелассного брикетирования кормосмеси.

путем фавнения затрат на складирование, транспортирование и прессование рассыпных и брикетированных кормосмесей.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. На основе анализа физико-механической сущности явлений, сопровождающих процесс прессования дисперсных сыпучих материалов, качественно и количественно оценены важнейшие факторы, влияющие на процесс уплотнения дисперсной смеси, и построена полная математическая модель этого процесса.

2. Результаты лабораторного экспериментального исследования влияния комплекса факторов и физико-механических свойств на процесс брикетирования, подтвержденные промышленными испытаниями, позволили установить оптимальные режимы безмелассного брикетирования кормосмесей и получить инженерные расчетные соотношения для определения этих режимов: соотношение для расчета плотности брикета по степени сжатия (прессования) кормосмеси; соотношение для определения оптимального усилия прессования; соотношение для расчета работы прессования в зависимости от технологической подготовки кормосмеси.

3. Брикет представляет собой сложное по композиционному составу тело, отдельные частицы которого соединены друг с другом разнообразными связями, зависящими от их формы, размеров, физико-механической природы их внутреннего строения, свойств наполнителя. К важнейшим технологическим факторам, определяющим плотность, прочность (крошимость) брикета относятся: соотношение частиц различной крупности, влажность дисперсной смеси, давление прессования и температура матрицы.

4. Кормовая смесь с содержанием грубых кормов (сена, соломы) до 82% прессуется хорошо без добавления мелассы, для чего необходимо соблюдать следующие условия: оптимальная влажность кормосмеси 1416%; модуль размола сена (соломы) не более 3-3,2 мм; оптимальная температура матричного канала 100-120°С.

5. С целью уменьшения упругих сил, т.е. объемного расширения брикета после снятия усилия прессования, необходимо, чтобы длина мундштука обеспечивала 8-10-минутное пребывание в нем. Реализация этих, а также указанных в п.З предложений обеспечивает получение кормовых брикетов плотностью 0,8-1,0 г/см3 при усилии прессования 16001700 Н/см2.

6. Уменьшение длины штемпеля пресса на 70-90 мм и увеличение скорости хода штока до 310 мм/с при поддержании оптимальных параметров режима прессования, обеспечивает увеличение производительности промышленного пресса Б814А на 40-50%, одновременно уменьшая расход электроэнергии на 30-40%.

РЕКОМЕНДАЦИИ

В итоге проведенных исследований промышленности рекомендуется: а) применять предложенные технологические параметры безмелассного прессования кормосмеси; б) увеличить длину хода штемпеля с 260 до 330350 мм; в) увеличить скорость хода штока до 310 мм/с; г) уменьшить мощность электродвигателя привода пресса до 35 кВт; д) увлажнять кормосмесь до 15-16%.

Кроме того, промышленности и проектно-конструкторским организациям рекомендуются численные значения: а) коэффициентов бокового давления и внешнего трения кормосмеси о стенки матрицы; б) поправочных коэффициентов для определения плотности брикета по коэффициенту прессования и степени сжатия кормосмеси; в) коэффициентов для определения давления и работы прессования.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Нгуен Тхи Фыонг Тхао, Винаров А.Ю., Шерстобитов В.В. Эффективная технология получения готовых форм кормовых добавок. Тезисы доклада на IV Международном конгрессе по органическим отходам и биоконверсии, Киев, июнь 1996 г.

2. Vinarov A.Yu., Dorokhov I.N., Nguyen T.Ph., Kulikov A.V. Effektive Technology of Reception of Fodder Additives Ready Forms. lOth International Biotechnology Symposium and 9th International Symposium on Yeasis, Sydney Convention Centre, Sydney, Australia, 25-30 august, 1996.

3. Дорохов И.H., Нгуен Тхао, Куликов В.А. Исследование режимов подготовки и брикетирования кормовых смесей с грубыми кормами.// Комбикормовая промышленность, 1998 (в печати).

4. Куликов В.А., Дорохов И.Н., Нгуен Тхао. Производство кормового лигнина и премиксов на его основе.//Комбикормовая промышленность, 1996,- № 7,- С.26-27.

5. Куликов В.А., Дорохов И.Н., Нгуен Тхао. Особенности технологических схем производства кормового лигнина и премиксов на его основе.//Комбикормовая промышленность, 1997,- № 4 .- С.20-22-

с . •

Заказ Объем 1»0 п.л. Тираж 100

Издательский центр РХТУ им. Д.И.Менделеева