автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Кольцеовй рабочий орган для отжима сока их зеленых растений

На правах рукописи АЛЬ-САУЛЬГЕ ИССАМ МУХАММЕЛ

УДК 631.363.286(0-1)

Г. И-

\ К' ': >

КОЛЬЦЕВОМ РАБОЧИМ ОРГАН ДЛЯ ОТЖИМА СОКА ИЗ ЗЕЛЕНЫХ РАСТЕНИЙ

Специальность 05.20.01 - Механизация сельскохозяйственного

производства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ростоо-на-Дону, 2000

Работа выполнена в Донском государственном техническом университете

Научный руководитель: академик Россельхозакадемии, доктор

технических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники Р.Ф. Долгов И.А.

Официальные оппоненты: - доктор технических наук,

профессор Краснов И.Н. - кандидат технических наук Красноступ С.М.

Ведущее предприятие: Всероссийский научно-исследовательский и

проектно-технический институт механизации и электрификации сельского хозяйства

вниптимэсх

оо

Защита состоится ¿Огютаъ в ю часов на

заседании диссертационного совета Д.063.27.02 при Донском государственном техническом университете: 344010, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1, ДГГУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Донского государственного технического университета.

Автореферат разослан «£.» йЛЛМ.АЛ.ООО

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук профессор

Ю.И.Ермольев

роп.

9/- 3, д

г

Общая характеристика работы Лкгуальносп» темы. Создание в стране надежной кормовой базы для животноводства с целью обеспечения продуктами питания высокого качества, является главной задачей, поставленной перед сельскохозяйственным производством. В связи с этим возникает необходимость ускорить переход к новым прогрессивным технологиям заготовки, переработки и использования кормоз.

Технология влажного фракционирования является одним из перспективных направлений .современного кормопроизводства. Благодаря этой технологии открываются новые возможности совершенствования процессов уборки и заготовки зеленых кормов. Эта перспективная технология осуществляется путем механического разделения растительного материала на зеленый сок. и зеленый жом. Жом используется как зеленый корм, сушится на высокотемпературных сушилках с последующей переработкой в муку, брикеты, гранулы или закладывается в сенаж. Зеленый сок добавляется в рационы птиц, свиней, перерабатывается в питательную пасту или сухой белково-витаминный концентрат, являющийся полноценным заменителем дорогостоящих концентратов животного и растительного происхождения. Кроме того, уменьшается потеря питательных веществ.

Эта технология осуществляется с помощью прессового оборудования. Наиболее перспективным, с точки зрения энергоемкости процесса отжима зеленых масс, является применение прессов с кольцевыми рабочими органами. Для интенсификации процесса выделения сока, снижения энергоемкости и улучшения качественных показателей работы прессой необходимы дальнейшие исследования, направленные на изыскание рабочих органов.

Мель исследования - интенсификация процесса выделения сока из зеленых растений путем совершенствования технологического процесса, конструкции пресса с кольцевым рабочим органом и оптимизации его работы.

1. Обосновать процесс отжима сока из зеленых растений в кольцевом рабочем органе. Выделить наиболее значимые факторы, влияющие на критерии качественного выполнения пооцесса влажного фракционирования в кольцевом рабочем органе.

2. Изучить процесс движения материала после его попадания между роликом и кольцом, обосновать геометрические и кинематические параметры рабочего органа, обеспечивающие заданное качество выполнения рабочего процесса.

3. Установить влияние технологических свойств зеленой массы на процесс влажного фракционирования в кольцевом рабочем органе.

4. Обосновать режимы работы, конструктивные параметры кольцевого рабочего органа (с перемешиванием и без перемешивания).

5. Разработать математическую модель, описывающую процесс отжима сока из зеленых растений в кольцевом рабочем органе и определить коэффициенты математической модели.

6. Разработать методику инженерного расчета и оценить экономическую зф^р-ивность использования кольцевого рабочего органа.

Объектом исследования является технологический процесс отжима сока из зеленых растений, пресс с кольцевым рабочим органом. В качестве материала была использозана измельченная люцерна с различной влажностью (72-76%).

Научная новизна. Установлены закономерности выделения сока из зеленых растений в кольцевом рабочем органе в зависимости от режимов его работы, с учетом ограничений со стороны требований к качеству отжима при влажном фракционировании. Используя методы математического планирования многофакторных экспериментов, получена регрессионная модель процесса отжима сока из зеленых растений в кольцевом рабочем органе I определены рациональные значения его параметров. Разработана модель инженерного расчета и оценка экономической эффективности использования кольцевого рабочего органа.

Практическая значимость. Разработан технологический процесс отжима сока из зеленых растений кольцевым рабочим органом, характеризующийся снижением конечной влажности продукта до 60% (сухое вещество С=0,40) при рациональных энергозатратах процесса. Он отличается тем, что материал подвергается двукратному прессованию и промежуточной переориентацией, что позволяет увеличить выявление зеленого сока из растительного сырья,

Полученная система уравнений регрессии позволяет производить обоснованные расчеты элементоз* конструкции кольцевого рабочего-органа. Разработаны методики инженерного расчета пресса.

Арробзння тЗотн. Основные положения диссертации докладывались на научно-технической конгЬ?г>ениии ДГТУ ir. Ростов-на-Дону, 1999 г.).

Публикация результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 2 работы общим объемом 1 печатный лист.

» структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав основной части, общих выводов, списка литературы и приложений. Они изложены на 185 страницах, включающих 35 рисунков, 17 таблиц. Список литературы содержит 120 наименований, в том числа 9 на иностранных языках.

Содержанка ра&оты

Во. пптатн обоснована актуальность темы, дана краткая характеристика работы, изложены основные положения, выносимые на защиг/.

В пярроГ; глара «Состояние вопроса, цель и задачи исследования» приведен аналитический обзор научно-исследовательских работ в области влажного фракционирования, физико-механические свойства измельченной зеленой массы. Дан анализ конструктивно-технологических схем прессового оборудования и экспериментально-теоретические исследования процесса отжима зеленых растений.

В нзстоящее время для отжима сока из зеленых растений распространение получили шнековые, ленточные, вальцовые и кольцевые прессы. У каждого типа пресса есть недостатки и преимущества. Недостатками шнековы'х прессов является высокая

5

энергоемкость и сложность конструкции. У остальных типов прессов недостатком является высокая конечная влажность жома, объясняемая малым временем отжима, что приводит к невозможности интерсирования сока из отжимаемого материала.

Эффективность механического обезвоживания зеленых растений значительно повышается при применении двукратного отжима, кроме того, такое прессование с промежуточной переориентацией растительного материала позволяет интенсировать процесс выделения сока, что объясняется возникновением микролокальных градиентов давления в различных участках растительных расплющенных стеблей. Теоретические и экспериментальные исследования показали, что дальнейшая повторность прессования не дает заметных результатов. Исходя из этого кольцевой рабочий орган двойного отжима, во многом удовлетворяет требованиям, предъявляемым к процессу влажного фракционирования. Он состоит из перфорированного кольца, двух прессующих роликов, перемешивающего биттера, загрузочного и выгрузного шнека, снимающего ножа, поддонов, опорных роликов и рамы (рис.1). Материал загружают в бункер шнека и им он транспортируется в первое прессовое пространство между вращающейся матрицей и роликом. При проходе продукта через минимальный зазор под действием нагрузки, отжимаемый материал испытывает деформацию, в результате чего теряет жидкую фракцию, стекающую в поддон. Обезвоживаемый материал, пройдя первое прессовое пространство, перемешивается с помощью биттера, и попадает во второе прессовое пространство. При этом происходит вторичный отжим и зеленый сок стекает в поддон. Жом пройдя второе прессовое пространство снимается ножом и удаляется из пресса выгрузным шнеком. Ролики и биттер вращаются с помощью цепной передачи через вариатор, что обеспечивает регулирование частоты вращения. Подача исходного материала в пресс и выгрузка жома осуществляется шнековыми устройствами, имеющими независимый от роликов привод, позволяющий регулировать частоту вращения шнеков, жом удаляется из пресса выгрузным шнеком.

б

Рис.1. Схема кольцевого рабочего органа для отжима сока из зеленых растений.

1 - перфорированное кольцо, 2,3 - ролики, 5- биттер, б - шкзк питателя, 7- шнек выгрузной, 8 - нож для снятия «она, 9-Ю - поддоны, 12 - опорные ролики, 13 - рамка

исходная масса >-г.-

зеленый сок о зеленый жом -

Итак, материал подвергается двукратному прессованию, что позволяет с минимальными затратами энергии интенсировать выделение сока и регулировать конечную влажность жома в зависимости от цели влажного фракционирования.

Во второй глава «Теоретическое исследование процесса отжима сока из зеленых растений и работа пресса кольцевого рабочего органа» изложены результаты аналитических исследований процесса прессования материалов. Обоснован технологический процесс прессования в кольцевом рабочем органе и приведены результаты исследования его работы. Определена функциональная зависимость удельной энергоемкости процесса отжима и части (СВ) в жоме от частоты вращения п об/мин, зазора между роликом и кольцом, влажности и подачи измельченного зеленого материала.

Процесс отжима сока в кольцевом рабочем органе разбит на следующие этапы:

- подпрессовка с момента захвата материала, во время которой удаляется основной объем газовой фазы и достигается состояние гидромассы;

- фаза выделения сока и достижение рабочего давления для деформации

растительного материала;

- фаза восстановления.

Процесс деформации измельченной зеленой массы должен быть описан при помощи нелинейной теории наследственной ползучести. Описание напряженного деформационного состояния материала может иметь вид:

G=o (c)4(t), (l)

Где: о(е) - функция деформации; £(t)=A(t)/A0=[l-S(t)"1] - функция времени, учитывающая ползучесть скелета.

Где: A(t) - коэффициент деформации, Ао - реологический коэффициент скелета, 5(t)=ai*t.2 - функция ползучеди, щ-и2 -реологический коэффициент.

В

Для функции деформации о(Е) была принята степенная структура

вида:

G=Ao5pma, (2)

Где: 4p=pWpo ~ относительное изменение объемной плотности; та -коэффициент; р, р0 - плотность зеленой массы в процессе сжатия

и в исходном состоянии, кг/м3.

Угол захвата подаваемого материала значительно изменяется, если учитывается трение не только между роликом и материалом, но и между материалом и матрицей, râ также сила веса обрабатываемого материала, тем самым угол захвата может изменяться более чем в два раза, и определяться уравнением:

0H=arC5Ín(r/R-Hm¡rl COSuq) (3)

Где: г - радиус ролика, M; R - радиус кольца, М; ао - начальный угол определения из условий ззхвата:

ф>П/2-.,о, (4)

где: ф - угол трения.

Величину начальной толщины прессуемого слоя (рис. 2), определяют:

Н„ = R-ecos<j>H — л/«"2 -e2sin2<í) (5)

где: е= R- r-Hmin - значение эксцентриситета.

Максимальная плотность достигается в минимальном зазоре, при Ф=0 (рис. 3):

R2 - г1 - ег cos 2ф - ¿. + re ' cos ;

у -у____Jr: - е1 sin J фм

f шах I н ~----------~-.-____

Я 2 - гг - re - - ег

(б)

При достижении растительной массы плотности у~уНх, начинается выделение сока (жидкая фракция) и процесс фильтрации сока, величину плотности Унж устанавливаем экспериментально, тогда можно определить угол начала фильтрации сока Ф«ж:

R2 - r2 _ е2 С05 2ф - -?"■' 2ф" ire_2cos2ir, (7)

/г2-с2 sin 2 Ф„ ________________

: Yh

R.2 - г2 - с2 cos 2ф„ж - Cr C0S "

у]f — с2 siti2 i[>)]ж

Плотность конца жома достигается в минимальном зазор« отсюда:

Угл3Гт« (8)

Конечная плотность материала после восстановления равна:

То»=0(6*ут»д (9)

Первое давление за счет возникновения которого появляется фильтрация в деформированном слое растительной массы, определяется уравнением:

Р, = /'„ + а ^со5>, 1п — к, Рг

(Ю)

Рис. 2 Схема уплотнения зеленою материала в кольцевом рабочем органе для отжима ЗС из зеленых растений

материала.

где Р0 - давление окружающей пресса среды; Рг - уравнение поверхности ролика; уж - плотность жидкой фракции; Кж - козффицкагт фильтрации; Кн - коэффициент проскальзывания; о - угловая скорость кольца.

Между роликами установлено перемешивающее устройство, биттер (рис. 4), который служит для переориентации жома. Определяем скорость пращения пальцев, находящихся на озлу б'.ггтера уравнением:

VA = 2vmRwó • sin co6t + V¿ / (11)

где: R=r+I - расстояние от цента вращения баттера до кромки пальца; г - радиус биттера; I - длина пальца; ',>5 - угловая скорость випера; V„ - поступательная скорость кольца; t - время перемещения пг ~ьиа из точки А до то- ::си Ао.

Количество г.альцез на валу, проходящих по следу, для удовлетворительного перемешивания определяем по формуле:

М=2П*Ун/1*о.б, (12)

•Мощность процесса отжима зеленых растений определяемся по формуле:

М=М*п*Л/975,4г КВт, (13)

где: М - момент необходимый для вращения ролика вокруг его оси определяется по следующей формуле:

М = г \ Аш)(с!ф) + г } /¡„.{с1ф) + г | Амд{с1ф)

ф Ф Ф

учитывая, что коэффициент полезного действия прессов с кольцевым рабочим органом находится в пределах КПД=0,4-0,6, фактическая мощность будет равна:

И/КПД КВт, (14)

Энергоемкость непосредственного процесса прессования зеленых растений существенно зависит от степени сжатия и частоты вращения ведущего ролика. Частота вращения ролика обуславливает условия фильтрации сока, изменяет время воздействия давления на обрабатываемый процесс и, в конечном счете, может оказаться на уровне энергоемкости процесса отжима сока из зеленых растений.

Рис. 4 Схема движения пальца перемешивающего аппарата (биттер) 1 - вал вращающий, 2 - перемешивающий палец

В тсепдм глзвд «Методика экспериментального исследования» изложена программа экспериментов и методика их проведения. О качестве критерия, характеризующего процесс отжима сока из зеленых растений были выбраны: показатель содержания сухого вещества з жоме (Сэ) и показатель удельных энергозатрат процесса влажного фракционирования (л).

Для проверки теоретических предпосылок, определения постоянных величин формул, оценки адекватности зависимостей и оптимизации параметров кольцевого рабочего органа экспериментально исследованы:

- зависимость сжатия измельченной зеленой массы;

- выявление работоспособности кольцевого рабочего органа для отжима сока из зеленых растений;

- исследование влияния факторов на функции отжима (С5,ч);

- выработка рекомендаций по выбору режимов эксплуатации пресса с кольцевым рабочим органом (режимы: 1-е использованием перемешивающего устройства; 2 - без перемешивающего устройства);

- зависимость расхода энергии и содержания сухих веществ в жоме от кинематических параметров кольцевого рабочего органа.

На основании проведенных предварительных исследований, проведенного теоретического анализа и априорной информации были определены факторы, варьирование которых будет оказывать влияние на процесс отжима сока из зеленых растений в кольцевом оабочем органе и определены интервалы их изменения (табл, 1).

Закономерность сжатия зеленой массы и зависимость удельной работы отжима сока из зеленых растений исследованы на переоборудованном гидравлическом прессе ОКС-1671М с применением методики планирования многофакторного эксперимента. Эксперимент основывался на реализации трехуровневого плана Бокса В4, факторами которого явились критерии геометрического подобия рабочего органа.

Таблица 1.

Наименование и диапазоны варьирования факторов_

Наименование Обозначения Код Размерность Диапазоны варьирования

1. Число оборотов ролика п XI Об/мин 4-8

2. Зазор между роликом и кольцом Нтш х2 М 1,5* 10-4,5* Ю2

3. Подача зеленой массы Хз Кг/с 0,1402-0,251

4. Влажность продукта ч X* % 72-76

Зависимость расхода энергии и содержания сухих веществ в жоме

от режимов работы пресса исследована на экспериментальной установке,

которая представляет собой макетный пресс с кольцевым рабочим

органом. С двумя роликами диаметром 0,23м, шириной 0,13м, кольцом

диаметром 0,71м. Между роликами находится перемешивающее

устройство, которое служит для перемешивания жома после первого

о

прессования.

Запись- мощности осуществлялась самопишущим ваттметром Н-350. Измерение частоты вращения ролика проводились тахометром Т4-10-Р. Влажность определялась с помощью весов ВЛК-50 и сушильного шкафа.

При обработке данных использованы общепринятые методики и электронные вычислительные машины.

В четвертой глвве «Результаты экспериментального исследования и их анализ» изложены результаты проведенного исследования, дан их анализ и приведены рекомендуемые - значения параметров кольцевого рабочего органа.

При исследовании влияния частоты вращения, зазора, подачи, влажности на содержание сухих веществ в жоме Сб и удельной энергоемкости процесса отжима сока Йз зеленых растений получены следующие математические модели:

Н

1) для первого режима с использованием перемешивающего устройства

Ус«1=0,3734-0,012б6хг0,00411х2+0,00333х3-0,00355х«+ +0,00112х,х2-0,00037Х1Х3+0,ООЮХ1Х1+0,00025х2х3+0,00237х2хг (15) -0,ОООб2х3х«-0,0154х12-0,0499х2г+0,0136хЛО,004х42 у,,1=0,3989+0,11222хг0,0б70х2+0,01666хз+0,08888хг -0,01437х1х2-0,0106х1хз-0,005бх,хг0,0118х2хз-0,0137х2х4+ (16) +0,00062х3х4+0,0307х12-0,1143х22+0,0007х32+0,0393х42

2) для второго режима без применения перемешивающего устройства.

У),2=0,3452-0,01227хг0,004072х2+0,002ббх3-0,005X4+ -+0,003x1X2-0,001125х,х3+0,0007х1Х,+0,002х2х-,+0,00162хзх4 (17) -0,00775х12-0,0375х22+0,00б75хз2+0,00175х42 уп2=0,37977+0,1072хг0(0642х2+0,01594хз+0,0848X4-

-0,0136х1Х2-0,0098х1Хз-0,00540х,Х1-0,0112x^3-0,01324x^4+ (18) +0,000бхзх4+0,0292х12-0,1093х22+0,00065хз2+0,0374х42.

где: XI - частота вращения ролика, п об/мин; х2 - зазор между роликами, Н, м; х3 - подача измельченной зеленой массы ц, кг/с; *4 -влажность измельченной массы \Л/, %.

Статическая обработка включала оценку воспроизводимости по критерию Кохрена, проверку значимости коэффициентов уравнений регрессии по доверительному интервалу с учетом критерия Стьюдента и оценку адекватности модели по критерию Фишера.

По уравнениям регрессии (15) - (18) были построены графики зависимостей С^ - С52=Г(Х1,Х2,Х3,Х4) и щ - »и =г(х1,х2,хз,х4), которые представлены на рисунке (5) и (б).

Получение уравнения и графические зависимости позволяют оценить влияние каждого фактора в отдельности, степень нелинейности и взаимное влияние перемененных фактов параметров на исследуемый процесс.

0,5

0.4

0,3

0,2

0,1

е.,

0,3734

— "

0,5

0.4

0,3

0.2

8 п, оо'мин

0,1 I

0.3452

__ Х- • рг

8 п, об/мин

1,50-10"2 2.25-10~: 3,00 10': 3,75-10- 4,50-10'г Н, м I_I_I_I_I

0,140 0.168 0,145 0,223 0,251 ц, кг/с I_1_I_I_I

1,50-!0" 2,25-10'* 3,0010 - 3,75-10' 4,5010 ' Н, м I_1_I_I_I

0,140 0,168 0,195 0,223 0,251 ц, гг/с

(_I I_|_|

72 1_

73

74

75 _1_

76 W,%

I

72 1—

73 _1_

74

75

I

76 IV, %

Рис. 5. Графики зависимости содержания сухого вещества (СВ) от основных факторов: а - с перемешиванием; б - без перемешивания. 1 - С5=А[пр), 2 - С^Н); 3 - С5«Пч): 4 ~

0.5

0.4

0.3

ОД

0,1

* v 1 5 .л.......

'*"" У

ä п^осх'чин

1,50-10- 2.25-10"- 3.00102 3.75-102 4,50 I0" Н, v. |_|_|_|_|

0,140 0,168 0,195 I_I_!_

0.223 ' I

0,251 q, кг/с _1

0,5

0,4

0,3

0,2

^ 2 1 ........

72 1_

73 _l_

74

75

I

. 76 W, % _I

5 6 7 § П.„ Ж) 44 и Н

1,50-10 ; \ , 2,25-10"" 1 3,00-10! 1 3,75-10": 1 4,50-Ю-2 Н, м 1

0.140" 1 0,168 1 0,195 1 0,223 1 0,251 q, кг/с 1

72 1.. 73 | 74 1 75 1 .. 76 W, % . i

Рис. 6. Графики зависимости удельной энергоемкое i и npouecca (tj) от основных факторов: а — с перемешиванием; б -бет перемешивания. 1 - r)^finp); 2 - п-'{Н); 3 - n^lq); 4 -

Оптимальные значения числа оборотов ролика и зазора между рабочими элементами определены графоаналитическим способом по двумерным сечениям, рассчитанным методом шагового перебора.

По данным рисунка 7 следует рекомендовать для прессования измельченной люцерны: Нт1л = 2*5«10"2-3(5*102 м, п=5-6 об/мин, I режим с устройством перемешивания при этом энергоемкость процесса 11=0,47-0,5 кДж/кг и часть сухого вещества в конечном жоме 05=0,39-0,41.

Рис. 7 К определению оптимального режима работы пресса при отжиме сока из люцерны, (цщг) - энергоемкость процесса при I и II режиме, (С.гС.г) - часть сухого вещества в конечном жоме при I и II режиме.

0 ЦЮ'1 ¿иГ1 С Ч^Г*

зазор шш рабочмн«

По результатам проведенных экспериментальных исследований можно сделать следующие выводы:

- Качество выполнения технологического процесса отжима сока из зеленых растений в рассматриваемых пределах изменения факторов зависит в основном от частоты вращения ролика, зазора между роликом и матрицей, подачи и влажности материала.

- Двукратный отжим зеленой массы в кольцевом рабочем органе с двумя роликами позволяет выделить большее количество сока с содержимым сухих веществ 8-11%, резко снизить конечную влажность жома, доведя ее до 63%, а с промежуточным перемешиванием с помощью устройства удается снизить конечную влажность примерно, до 58% (Сб = 0,42), с содержанием сухих веществ 9-13%, что существенно повышает эффективность, ее дальнейшей сушки.

- Наибольшее влияние на технологический процесс отжима сока из зеленых растений оказывает угловая скорость ролика и зазор между роликом и матрицей. Первый фактор - это время отжима (в зависимости от угловой скорости), второй фактор - это удельная нагрузка на поверхности. При этом уменьшение угловой скорости ролика приводит к увеличению содержания сухого вещества в жоме (увеличение выхода сока), а увеличение зазора между роликом и матрицей .приводит к уменьшению выхода сока и содержанию сухого вещества в конечном жоме. Эти факторы влияют на удельную энергоемкость процесса, так увеличение угловой скорости приводит к увеличению удельной энергоемкости, а увеличение зазора между роликом и матрицей, наоборот приводит к уменьшению.

- Максимальное количество выхода сока (содержание сухого вещества Сб) при п=б об/мин; Н=3*10"2м; д=0,195 кг/с; \М=72%.

- Исследования процесса влажного фракционирования люц'ерны в период бутонизации с содержанием сухих веществ Со=0,24-0,28 в кольцевом рабочем органе показали, что при частоте вращения ведущего ролика б об/мин, подача зеленой массы от 0,1402-0,195 кг/с и зазор между роликом и матрицей от 1,5*10'2 до 4,5*10'2 возможно регулировать влажность жома и содержание сухих веществ в жоме Сэ.

Ю

- Энергоемкость процесса при этом в пределах от 0,10-0,495 кдж для первого режима, и 0,09-0,475 кДж для второго режима. Это значительно ниже, чем у других известных промышленных и экспериментальных образцов лоессов для выделения сока из зеленых растений.

- Полученные экспериментально-статические модели (15-18), определяющие качественные показатели процесса отжима сока из зеленых растений в кольцевом рабочем органе, могут быть использованы при проектировании кольцевых рабочих органов двойного отжима, применяемых при отжиме сока из зеленых растений для приготовления кормов высокого качества.

В пятой главе «Методика расчета . пресса и технико экономическое обоснование технологического процесса» приведены особенности инженерного расчета пресса с кольцевым рабочим органом, Она включает определения основных показателей технологического процесса и последовательность расчета параметров пресса.

Технико-экономический расчет подтверждает целесообразность практического использования исследованного технологического процесса.

Общие выводы и рекомендации

В результате исследований по теме диссертации можно сделать следующие выводы:

1 Установка кольцевого рабочего органа, используемая

для отжима сока из зеленых растений при влажном фракционировании является наиболее рациональным устройством, обеспечивающим:

- максимальный выход сока из зеленых растений при отжиме;

- существенную экономию энергии,«

- возможность регулирования степени отжима и влажности конечного продукта (жома);

- возможность создания больших перепадов давления (градиент

20

давления), что обеспечивает максимальное разрушение сокосодержащих клеток и даёт большое количество сока.

2. Кольцевой рабочий орган осуществляет деформацию скелета звленой массы и отжим зеленого сока в криволинейном клиновом канала с боковыми стенками жестко заданной формы, конечной длины с фиксированными входными (max) и выходными (min) зазорами. При перемещении растительно-о материала вдоль канала процесс сжатия происходит преимущественно одномерно между роликом и кольцом с заданным режимом деформации.

3. Теоретическими и экспериментальными исследованиями установлены технические, конструктивные и энергетические параметры, обеспечивающие высокую производительность и получение наибольшего количества зеленого сока при рациональной энергоемкости процесса.

4. Физико-механическая модель исходной зеленой массы может быть предоставлена в виде уравнения, состоящего из двух частей:

- отражающей деформацию растительного скелета на базе теопии нелинейной наследственной ползучести,

- отражающей сопротивление фильтрации жидкой фракции через скелет на основе злкана Дерси и участием переменного коэффициента фильтрации,

. До достижения исходным материалом состояния гидромассы, когда начинается сыход сока, вторая часть подели имеет нулевой значение, так как до этого момента фильтрация отсутствует.

5. Теоретически установлено . и экспериментально подтверждено, что для повышения качества выполнения технологического процесса необходимо для отжима зеленого материала использовать двукратное прессование с промежуточной переориентацией материала (зеленая масса), что позволяет вытеснять сок из микротрещин в тканях расплющенных стеблей. Кольцевой рабочий сргон с двумя роликами и установленное перемешивающее устройство ме;эду роликами, позволяет регулировать конечную влажность жома'и увеличить выделение coica из зеленого материала благодаря

кольца и его рабочей шириной. Экспериментальный пресс кольцом диаметром 0,71 м и рабочей шириной 0,13 м имеет производительность до 0,7 т/ч при угловой скорости кольца 0,28"1 с.

7. В качестве критериев оптимизации технологического процесса выбраны: содержание сухих веществ в конечном жоме (С$), энергоемкость процесса влажного фракционирования (г|) кДж/кг.

8. Теоретически и экспериментально установлены оптимальные сочетания конструктивных и кинематических параметров рабочего органа, обеспечивающие отжим сока из зеленых растений с заданным качеством выполнения технологического процесса, максимальный выход сока и содержание сухих веществ в конечном жоме при следующих значениях основных параметров: частота вращения ролика п<6 об/мин, зазор между роликом и кольцом Н<3 10'2 м, подача зеленой массы 4=0,195 кг/с, влажность измельченного материала >76%.

9. Разработанные научные основы анализа процесса отжима сока из зеленых растений с использованием кольцевого рабочего органа дают возможность оценить качество его работоспособности.

10. Полученные в работе теоретические и экспериментальные зависимости могут быть использованы с учетом дополнительных исследований для разработки конструкций кольцевых рабочих органов при отжиме сока из зеленых растений и других сельхозкультур.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

Аль-Саульге И. М. Исследование процесса отжима сока из зеленых растений в кольцевом рабочем органе. / Донской гос. техн. ун-т. -Ростов н/Д, 2000.-8 е.- Деп. В ВИНИТИ 24.02.00 № 482-В00. Аль-Саульге И. М. Кольцевой рабочий орган для отжима сока из зеленых растений. / Донской гос. техн. ун-т. - Ростов н/Д, 2000. -6 с:- Деп. В ВИНИТИ 24.02.00 № 4&3-ВОО.