автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Математическое моделирование процессов роста и растворения кристаллов сахара в промышленных условиях
- доктора технических наук
- Кузьменко, Борис Владимирович
- город
- Киев
- год
- 1995
- специальность ВАК РФ
- 05.18.12
Автореферат диссертации по теме "Математическое моделирование процессов роста и растворения кристаллов сахара в промышленных условиях"
М1Н1СТЕРСТВ0 0СВ1ТИ УКРА1НИ
УКРАТНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИИ УН1ВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГ1И
Р Г 6 од
На правах рукопису УДК 664.1.054
КУЗЬМЕНКО Борис Володимирович
МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕС1В РОСТУ I РОЗЧИНЕННЯ КРИСТАЛ1В ЦУКРУ В ПРОМИСЛОВИХ УМОВАХ
Спец1альтсть 05.18.12 — Процеси та апарати харчових виробництв
АВТОРЕФЕРАТ дисертацм на здобуття наукового ступени доктора техшчних наук
Ки1'в — 1995 р.
Дисертащею е рукопис.
Дисертац1я виконана в Украйюькому державному ушверсите-Ti харчових технологш та Украшському науково-доыидному шсти-тут! ЦукрОВО! ПроМИСЛОВОСП НВО «Цукор».
Науковий консультант — академк УААН, AIH Укра'ши, доктор техшчних наук, лрофесор ГУЛИЙ I. с.
Офщшш опоненти: д. т. н., проф. ТРЕГУБ В. Г.
д. т. н„ проф. HIK1TEHKO М. I. д. т. н. ЗАГ0Р0ДН1И П. П.
Провщна оргашзащя—1нститут лщвшцення квал1ф;кац|1 i перешдготовки кер1вних прац1вниыв i спец1ал1ст1в харчово! i переробно! промисловосп Держхарчопрому Укра1-ни, м. Ки1в.
, Захист вщбудеться « » ¡995 р. о
* годит на засщанш спещал13овано1 вчеио1 ради Украшського державного ушверситету харчових технологш, ауди-Topin А— Х\(, за адресою: 25260!, МСП Кк'в-17, вул. Володн-мирська, 6fT
3 дисертащею можна ознайомитися в б1блютещ УДУХТ.
Автореферат розк-лано «
М» и^Мид
1995 р.
Вчений секретар, спеЩал'шованоХ вчено'С ради, кандидат техшчних наук, доцент
В .Л. Зав' ялов
Актузльн1сть робота.
Оздоровления економ!ки, в умовах переходу до ринкових в1дносин, деф1циту енергоресурс1в, потребуе удосконалення Юнуючих, розробки та впровадження у виробництво нових 1нтенсивних енергоабер!гаючих технолог1й та обладноння.в якому реал!зуютъся технолог!чн1 процеси. Розв'язок цах задач потребуе погубленного вивчекня законом 1рностей функц!онування об'ект1в, цо е дхерелаш спожнвання енергИ, в яких вд1йснюетьсл переробка сировики. При цьому мають пред'являтись п1двищен1 вимоги до якост1 к!нцевих продукт1в.
В буряк;с? цукровому аиробництв1 кайв1дпов!дальн1шою к1нцевою ланкою е кристал1аац!йне в1дд1ленкя, де зд1йснюються уварюванкя, . кристал!зац1я та центрВфугузання цукрових утфел1в, клерування, аф1нац1я та проб1лювання кристал1в цукру. Основними робочими пра-цесами е кристалаугвареня,. масозий р!ст та розчинення кристал1в цукру. В останн! роки виникають додатков1 проблема, повязан! а пе-, реробксп буряковоГ сировини анихеноГ технолог1чно! кондииД I. Го-ловн! налрямки вир!аення проблем енгргоресурсоэбереження, п!двщен- ' ня якост1 товарного цукру: пошук та досд1дження нових ф1зичних» г1дродинам!чних васоб1в 1нтенсиф1кац!1 процес1в масового росту та' розчинення кристал!в цукру; удосконаленя конструкц1й вакуум-апа-рат!в, кристал!гатор1в, клерувальних та аф1над1йних апарат1в; удосконалення технолог!чко1 схеми кристал1зац1йного в1дд!лення. Основы! технолог1чн1 та енергетичн! ефекти, пов'язан! з впроваджен-ням розробок, полягаютъ в окорочен! тривалост1 процес!в та витрат необх1дних для 1х реал1зац!1 енергонос11в; шл1пшення якост! та. гранулометричного складу товарного цукру; зшмення вм!сту цукру в меляс1. При вир!шенн1 окреслених-проблем особливо! ваги набувають розробки метод!в к!льк!сного визначення м!ри 1нтенсивност1 про- ' цес!в, технолог1чних та енергетичних ефект1в, створспня математич-иих моделей технолог1чник процес1в, приэначенням ягах е оц!ншання, прогнозування та оптим!зац1я ц1льових функц1й. Вигодячи з позиц1й . сучасних теор1й процес!в масового росту та розчинення кристал1в, в процес1 1<атематичного моделювання, функц1онуючий кристал!затор або апарат для розчинення кристал1в мае розглядатись як об'ект сто-хастично! природа, при цьому сл!д вивчати та враховувати гранула-метричний склад та складну геометрио поверхн! промислових кристал!в цукру.
Ступень дрсл1джеиост1. Факторами, ш,о стримують удосконадення технолог!! та сОладнання, в якому решПауюггся процеси масового
росту 1 розчиненш лроиислових кристал1в цукру, е в1дсутн!сть нау-ково обгрунтоваяаго п1дходу в налямку вивчення 1х к1нетики, в рамках акого врэховувались Си: стохастична природа к!нетики цих проце-с1в, та складна геоыетр1я поверхн1 кристал1в, 1х розпод1ден1сть га роэи1рами.
Проблема створеняя нових, вдосконалення 1снуючих еяергоресур-соощздливих технолог1й в бурякоцукровому виробництв 1 потребуе пог-либленого вивчення законом1рносгей 1 особливостей тепло- 1 масопе-реносу в процесах кристал1аац11.
Вир1шення зааначених задач е предметом даного досл1дження.
У эв'яаку з цим в робот1 поставлена ц!ль - роаробити положения теорП, та ыатематичн1 модел1 процес!в ыасового росту та роэчинення кристал1в цукру, а врахуваншш:стохастичних особливостей к1нетики; ьв'яаку ы1ж шсою, поверхнею, л1н1йшш роэы1роы проиислоашс кристад1в цукру; 1х гранулоыетричного складу, з «етов пошуку та ви-явлення ыехан1зы1в, особливостей ефект1в 1нтенсиф1кац11 робочих процес1в, анихення !х енергоресурсом1сткост1.
У в1дпов1дност! до ц1л1 вир1пугали так1 групи задач:
1. Екеперзшентальне досл1даення, роаробка теоретичних основ, ыате-цатичних моделей: эв'яаку и1х ыасою, поверхнею та л1н1йним розм1ром проыислових кристал1в цукру (гон1оыетр11); гранулоыетричного складу кристал1в; стохастичноГ к1нетики ыасоаого росту . та роачинення кристаж1в цукру; к1нетики ыасового росту та роэчинення кристал1в цукру як одно - двухс та д I йш1Х в р1зних ф!зичних,г1дродинам1чних уио-вах, а врахуваням 11 стохастично! природа.
2. Експериментальне та теоретичне досд1длення особливостей ефекту рекристал1зац11 по коливноцу ыехан1зму в уыовах кип1ння роачину, аб1льшення, аыениення, сталого значения суыарно! маси кристал1в.
3. Доел1дження вэаешзв'яаку тешюобм1ну та кристал1аац11 в прочее! уварюваяня та кристал1аац11 цукрових утфел1в; розробка методик вианачення розы1р!в застШних зон вакуум-апарат1в бевперервно! д11 за даииыи 1х трасування, розрахунк!в маси 1 л1н1йного розм!ру критичного кристал1чного гародка а врахуванням вшшву дифуз1йного массобы1йу ' на терыодияаы1чний потенц1ал система зародок-розчин, к1нетикк га показник1в процэсу дез1нтеграц11 кристал1в цукру.
Штодя та об'егсга дослхдкень. Основи! результата роботи отри-иаа! експериыеитальнин та анал1ткчниы шшхом. Еикористан! метода иатеыатичного шделЕмння, ыагеыатично1 статистики, теорП випадко-вих лроцес!в, положения теорП теплошсообм1ну, процес!в 1 апарат!в
харчових виробництв.
06'сктом Д0СЛ1Д*енв, вдосконалення та розробки були: процеск та обладнання для уварювання, кристад1зац1! цукрових утфел1в, кле-рування лювгих кристал1в цукру, 1г деэ1нтеграц!я; Шнетяка масового росту, роэчинення кристал1в цукру, • динам1ка 1х гранулометркчшго складу.
Ноя! яаупов! результат*. В Щй прац! встановлено, тр лроцеси масового росту 1 роачиненкя кристал1в цукру в промислових умовах масть стохастичну природу, а динам1ка мзся 1 л1п1йного розм!ру будв-якого одиночного кристала математично олисуеться стохастичними ди-ференц1альними р1внянняда 1то первого порядку.
Роэроблен1 положения теорП стокасгично! к1нетжи процес!в насо-вого росту 1 роэчинення кристад1в цукру, визначен1 1 математично описан1 ав'язки м1я парашзтрами к!нетики цях процес1в та грануломе- .. тричного складу кристал1а. Виявлен1 1 анал1тично описан1 взаяко-вв'язки м1зи р1знотипними одном1рниш диференц1альними функц!яш ро-впод1лу кристал1в за !х розм1рними характеристиками.
Розроблен1 положения теорП 1деально1 1 стохастично! гон1омет-р11 промислових кристал1в цукру, та в1дпов1дн1 математичн1 модел!, що описуютъ вааемозв'ягки м1я масоо, позерхяею 1 л1н1Яним рсзШром одиночного промислового кристала цукру (типу розм1рного фактор Ку-харенка, та "ситового" лШйного розм1ру).
Виконан1 експеримэнтальн! зам1ри розм!рних характеристик кристалл промислового виробництва з р1зноп гесметр1е» 1х поверяя!, типу одно-, дво-, три- м1р1в, 1 агрегат1в.
РозроОлена математична модель процесу дез1нтеграц11 кристал1в цукру, яка Сазуеться на його стохасгичн1й природ!, описуе динам1ку иомент1в дкфервВД'ально! функцП розпод1лу кристал1в за 1х л1н1йнпи розм1ром,
Розробдена матештячна модель, яка описуе р1ст 1 роэчинення одиночного кристала в умовах д11 ефекту рекрлстал1зац11 по поливному механ1зму для випадку, коли масоза швядк1сть росту (роэчинення) монотонно эростае 1з гб1льиеншш його ьаси.
Узагальнен! положения теорП 1 мзтемагичних моделей росту 1 роз-роэчинення монокркстад1в на випадок иасового росту 1 роэчинення кристал1в.
Здобута нова оц1нка для л!н!йного розм!ру 1 иаси критичного крп-стал1чнаго аародка, йка враховуе наявн!сть знливу дифуз1йкого масо-обм1ну в систбм1 зародок-розчин на II гермодинам1чний потеяц!ал.
1*~247б
Доел!длено вшшв питомо! швидкост! масового росту (розчинення) кристал1в, густини теплового потоку, швидкостi охолодження розчину, ам1ни велечини стуленя 1аог1дричност1 на динам1ку каеф!ц1ента пере-сичення м1жкристалевого розчину в процесах уварювання 1 кристад!эа-цП цукрових угфел1в, клерування кристал1в цукру.
Практична Цхшйсть та реал!аац1я результата робота.
Здобут! ааледшост! для визначення основких показкикЛв грануло-метричного складу кристал1в цукру (л1н1йно-масових га зчислених эа лШйним роэм1ром) эа даними ситового, м!крофогограф1чного та седи-ментацШного анал1з1в; ronowol швидкаст1 масового росту 1 розчинення кристал1в цукру; числа та сумарко1 поверхн! кристал1в в процес1 уварювання 1 кристад!зац!1 цукрових угфел1в, клерування кристал1в цукру.
Запропонована методика визначення разм1р1в заст1йних зон в сектах вакуум-апарата безперервно! д11, за даними Ix трасування.
Здобут1 заделшост! для визначення маси 1 поверхн! одного 1 б!ль~ ше кристал1в цукру промислового виробництва, прийнятн1 для розра-хунк1в за данный ситового 1 м1кро$отограф1 иного анал1з1в грануло-метричного складу кристал1в цукру.
Визначен1: гатома вшидк1сть масового розчинення кристал1в цукру для умов застосування ефекту г1дродакам1чно1 кав!тац!1, накладекня на систему ниэькочастотних коливакь 1 в1брац1йно-реэонансно1 д11; литома швидк1сть масового росту 1 розчинення кристал!в цукру в умо-вах уварювання цукрового утфелкз 1 кристал1аац11 в режимах норматив- . ному, та при 1нтенсиф!кац!1 процесу шляхом вдувания пари через по-рист1 елементи, якими дообладнуються вакуум-апарати. Результата розробок використан1 1нститутом техн1чно1 теплоф1зики HAH Укра1ни при розрабц! техшчних вкмаг на виготовлення нових клерувальних апарат1в а використанняы я вица г!дродинаы!чно! кав!тац!1, та в!бро-кав!тац!йних ы1шалок для концентрування цукрових роачин!в i наси-чення паток.
Вианачено характер вшшву температуря роачину та початкового масового вм1сту кристаи!в в ньому на величину питомо! швидкост! масового роачинення кристад1в цукру в умовах накладення на систему в1б-рац!йно-реаонансна1 дП.
Запропоновано методам визначення: вкладу ефекту рекристал1зац11 по ко дивному механ1аму в зб1лывеюш середньо! мае и кристал1в; гранично! маси кристал1в, тако!, що кожей кристал з ыасою, бШиою в1д гранично!, в результат! дП ефекту, росте» а э мешпою- розчинювться.
' - б -
Методики використан1 при вивченн1 законом 1рностей росту кристал1в цукру в умовах уварюаэння цукрових утфел1в 1 кристал1зац1I в р1знтх режимах.
Розроблен1 методики визначення разовоГ дози затравлювальних кристалл, та математична модель процесу деэ!нтеграц1I кристал1в цукру використан1 п1дприемстваш концерну "Укрцукор" для вдосконалення стад11 заведения кристал1в в процэс1 уварювання цукрових утфел!в.
Роэроблена методика визначення основних показник!в гранулометричного складу кристал1в II,III кристал!зац!I: к1нцевих, та нзпри-к1нц1 процесу уварпвання в1дпов1дних утфел1в; кристал1в в аф1нац1й-ному утфел1, та в утфел! останньо! кристал!зац!I в момент часу перед його його центрифугуванням, а залехност! в!д тешютехн1чних та технолог!чких характеристик в1дпов1дних утфел!в, яка, разом з роз-робленоп методикою визначення масово! дол! найдр1бн1ших кристал1в, ... що пройшли через сита центрифуг безперервно! д11 а мелясою, викори-стан1 Рос!йсьюш науково-досл1дяям Гнститутом цукрово! промксловос-Ti для вдосконалення схеш крястал1зац1йного в1дд!лення цукрового заводу при переробц1 цукрових буряк!в низько! технолог1чко! конди-Ц11.
Алрабацгя работа. Sa основними результатами роботи зроблен! до-пов1д1 на наукових конференц1ях УДУХТ, 1981-1986 p.p., 6-й Шжна-родн1й конференцП з ергоном!ки (Крак1з,1987р.), ШжнароднШ конфэ- • ренц!! "Розробка та впровадження нових технолог!й 1 обладнакня у харчову та перероби! галуз1 АПК" (Ки!в,1993р.), Всесоюзних науко-во-техн!чних конференц!ях "Реахимтехника-1","Реахимтехнш<а-2", "Рв-охштехника-З" {Дн1пропетровсък, 1382,1985,1989 p.p.), Всесоюзному сем!нар1 "Оптимизация сложных систем"(В!нниця,1983р.), Всесоюзному сем1нар1-нарад! "Проблемы оптимизации в машиностроении" (Харк1 в ,1982р.), III, IY Всесоюзних конференция з масово! кристал!еацИ, та кристал! гац 1 Тпям методам розд1лу сум!шей(Чер-каси,1985р.,1ваново,1990р.), Y Всесовзн1й конфэренцН "Состояние и перспективы развитии средств измерения температуры" (Льв1в,1984), II Есесоюан1й конференц!I "Термодинамика .необратимых процессов" (Черн1вщ',1984р.), IY Всесоюзно^ симпозиум! з плазмох1м!1 (Дн!про-петровськ,1984р.), ВсесоюзШй ко Ференц II "Пути совершенствования процессов и оборудования для хранения и транспортирования продуктов • питания" (/1осква, 1984р.), Всосошл!й науково-техн1чн!й конферекцП "Повышение эффективности, совершенствование процессов и аппаратов химических производств" (Харк!в,1985р.), Всесоюзна нарад1 "ПоБкхе-
2-2476
ние эффективности и надежности машин и аппаратов в основной химии" (Суш, 1989р.), Всесоюзному сем1нар1 э теорП 1 практики кристал1эац11 Науково! Ради АН CPCF а проблеми"Теоретические основы химической технологии" (Брянськ, 1990р.),Y Всесоюзн1й конференцП "Механика сыпучих сред" (Одеса,1991р.), Всесоюэн1й ,науков1й конференцП "Проблемыэнергосбережения"(Ки1в,1991р.), Всесоюзних сем1на-рах Центрального Правл1ння Всесосзного Х1м1чного товариства 1ы. Д. I.Менделеева з теорП кристал1зац1йких процес!в (К1м1чний факультет Московського Державного Ун1верситету 1м.. И.В. Ломоносова(Москва, березень, кв1тень, жовтень 1989р.), YII Республ1канськ1й конференцП "Повышение эффективности, совершенствование процессов и аппаратов химических производств" (1ьв1в,1988р.), РеспубЛ1канськ1й науково-техн!чн1й конференцП "Интенсификация технологий и совершенствование перерабатыващих отраслей АПК"(Ки1в, 1989р.), Науко-во-техн1чн1й конференцП "Проблемы экологии и ресурсосбереже- ' ния"Экоресурс-1" (Черн1вц1,1990р.), Науково-техн1чн1й конференцП иолодих вчених 1 спец1ал1ст!в "Вопросы повышения эффективности сахрного производства" (ы.Яготин, Ки1всько1 облает!,1989р.),Республ1канськ1й науково-техн1чн1й конференцП "Разработка и внедрение высокоэффективных ресурсосберегающих технологий, оборудования и новых видов пищевых продуктов в пищевую и пере- ' рабатываюцие отрасли АПК" (Ки1в,1991р.), Науково-техн1чному сем1вар1 "Проблемы преобразования органического топлива в энергетике" (Ки!в, 1992р.), Пауков 1й конференцП, присвячен1й б0-р1ччю Московського технолог 1чного 1нституту харчово1 промисловост1 "Научное обеспечение хранения и переработки растительного сырья в пищевой промышленности" (Иосква,1991р.), сем1нар1 проблемно-галуэево1 лабораторИ дискретно-1мпульсного введения енергП в дисперсн1 cs-редовища, 1нституту техн1чно1 теплоф1зики HAH Укра1ни (м.Соколовка, Ки!веько1 обл.,1992р.), СекцП з процес1в, апарат1в, автоматизацП та механ1зац11 бурякоцукрового виробництва Науково-техн1чно! Ради ' НВО "Цукор"(Еи1в,1990р.),IY Республ1каиському сем1нар1 по кристал1вацП з роэчин1в i роагшав1в (Суш, 1984; 1986р.р.), КонференцП молодик вчених 1 спец1ал1ст!в "Теплофизические процессы в энергетических установках" Институт тепло- i масообм1ну 1м. А.В.Ликова АН В1лорусП, Шнськ, 1981р.), КонференцП молодих вчених 1 спец!ал1ст1в "Физико-химические процессы в энергетических установках" Институт тепло- 1 касообм!ну 1м. А.В.Ликова АН Е1лорус11, Шнськ, 1982р.), XJY науково-техн!чн1й конференцП молодих вчених 1
спец1ал1ст1в 1нституту техн1чно1 теплоф1зики НАН Ук-ра1ни(Ни1в,1983р.), XIУ науково-техн1чн1й конференцП молодих досл1дник!в з ф1эики гел1п, молекулярно! ф1эики, б1оф1зики, оптики, нових проблем математики I кр1огенно! техн!ки Ф!зико-техн1чного 1нституту ниэьких температур НАН УкраТни (Харк1в,1983р.).
Лубл1кгщН результатов доел {диета. За темою дисертац) I опубл1ковано 85 друкованих роб1т, в яких висв!тлен! основн1 положения виконаних досл!джень, в тому числ1 1 брошура, 1 авторське
СВ1ДОЦТВО.
ОссСисткй вкесак автора полягае в эагалън1й постанови 1 задач досл1дження процес1в масового росту 1 розчинення промислових крис-тад1в цукру, в роэробц1 теоретичних полохень 1х к1нетики, гон!омет-р11 та гранулометричного складу; проведенн1 лабораторних 1 виробни-чих досл!джень.
Висновки та рекомендацП дисертац!йно1 робота автор одержав особисто.
Пауков! положения, як1 захицав автор:
1. Для параметра 1деально! гон1ометр11 промислових кристал1в цукру виконуються сп1вв!дношення оборотност!, транэитивност1, од-,нор1дност1. Основними протир1ччями теорП ! математично! модел1
1деально1 гокЮиетр! I е: нестал1сть коеф!ц!ент1в форми (параметр!в модел1), немонотонк1сть 1 багатозначн1стъ сп1вв1дношень роэм!рнкми характеристиками кристад1в. Теор1я 1 математична модель реально! гон1ометр11 Оавуегься на сформулъованому принцип! гранич-них гесметричних форм промислових кристэиПв цукру.
2. Для процес1в масового росту 1 розчинення кристал!в цукру вста-новлений зв'язок м1ж к1нетикоп та динам1кою гранулометричного складу, що виражаеться сп1вв1днапвннямн розроблена! стохастично! модел1 к!нетики. Сп1вв1дношення та параметра модел1 гонЮметрИ промислових кристал1в цукру виэкачають анал!тичну форму залежност1 м1ж р1знотипними диф9ренц1адьнкки функЩями розпод1лу кркстад1в цукру за 1х розм1рними характеристиками.
3. Процеси масового росту та розчинення кристал1в цукру, в умовах 1х седиментацП в грав1тац1йному пол1, механ!чяого перем!шування розчину, накладення на систем кизькочастотних коливань 1 в1брац1йно-резонансно1 д11, аастосувакия г!дродииам1чно1 кав1тац11, умовно, можуть бути представление, та к1льк1сно описан1, тс однод-вухстад1йн1: ператворення на границ! розд1лу фаз та дафуз!я молекул в об'ем! ровчину (остання стад!я може бута в1дсутньою у випадку д1I
•- а -
ефект1в: в!брац1йно-резонансного та г1дродинам!чно! кав!тац11).
4. Ефект рекристал!аац11 по коливноыу шхак1зму, в умовах кип1ння розчину, можливий при: аб!льшенн1, еменшенн!, сталому эначенн! су-марно! маси кристал1в, та у випадку, коли система м1стить два, три, чотири кристалл.
5. При розрахунках л1н1йного розм1ру, маси критичного кристал1чно-го аародка сл1д враховувати наявн1сть вшшву дифуз1йного масообм1ну в систем1 зародок-розчин, на II термодинам1чний потенц1ал, а також величину коеф!ц1ента пересичення на границ! розд1лу фаз зародок-розчин.
Структура та об'си робота. Дисертац!я складаеться !а вступу, восьми глав, викладених на 296 стор1нках машинописного тексту, висновк!в ва темою робота, списку використаноТ л!тератури, що м!стит1 328 найменувань, 1люстрована ыалюнками ! таблицями.
ЗШСТ РОБОТИ
1 Леера I 1 ш.теш.ти<ш1 ыодаШ щюцеелв аароджешш, юсового росту та роачикення пристал!в цукру.
На основ! анал!ау л1тературних джерел ароблен! так! висновки:
Процеси масового росту 1 разчинення кристал!в цукру ыожуть ыоде-люватись як багатостад1йн!. Можливе об'еднання стад!й в сукупн1сть двох укрупнених: об"емна та поверхнева дифуз11.
1снуюч1 математичш модел! процес!в масового росту 1 роачинення кристал!в цукру не враховують наявн1сгь вааемозв 'язку к1нетики та динам1ки гранулометричного складу кристад1в- диференц1алько! функцП 1х розшд1лу за розм!рами. Не враховуеться важлива особлив 1сть кристал!затора як об 'екта стохастично! природа.
При розрахунках л1и!йного розмЗру та маси критичного кристал!чяого зародка не враховуеться вшшв дифуаШного масообм!ну в систем! аародок-розчин на величину II термодинам1чного по-тенц1алу.
Б!дсутн!: експериментальн! дан1, як! 6 п!дтвердаували можлив!сть рекристал1аац11 по колиьному механ1зму в систем!, яка м!стить ыалу к!льк1сть (два, три, чотири) кристал 1е; методика вианачення гранично! маси- тако!, цо кристалл а бШпгаю масои ростуть внасл!док д!1 ефекту рэкристал!зац!1, а з ыеншою- роачинюються. Необх1дно'роаро-бити методику к1льк!сного визначення внеску рекристая!зац!1 по коливному механизму в еб1льЕення середньо! маси кристал1в.
Ыдсутн! дан! екаперимэнтальних та теоретичних досл!д.тень
- в -
гон1ометр1I кристал1в цукру промислового виробництва.
При досл1дженн1 гранулометрячного складу кристал!в цукру, в умо-вах в1дсутност1 единих стандарт1в, як1 б регламентувагш процедуру сигового акал 1 зу, необх1дно досл1дити вшшв групування кристал1в (поправок Шеппарда), числа сит, та роэм1р1в отпор1в, методики при-писування решткам кристал!в на ситах величин л1н1й1шх роэмтрхв.г'а 1«1нцев1 результата при роарахунках середнього л1н!йиого розм!ру та коеф1ц1ента нэр1вном1рност!.
Ком1рчаста модель о гаст1йт:?ет зонами В.В.Кафарова мокв бути ви-користаиа длл виэкаченкя об'ем1в васт1йних зон вакуум-апарат!в без-перервно! д11, кристал1затор1п проточного типу - за датши 1х трасуванна.
Р1 сияния вэземозп'яэку тешктсбм1ну 1 кристал1зэц11 дао эмогу досл1дити динам1ку коеф1ц1ента пересичення м1жкристалепого роэчину в процесах уваривания 1 кристал1зац!1 цукрових утфэл1в, кдерування ловтих кристал1в цукру.
2.Гон!о«етр1я прдагяшопмх крмстал1п цукру.
Розроблен1 положения теор1й 1деальноТ 1 реально! гон!ометр11 промислових кристал1в цукру. Теор!я 1деально! гонЮметрП передба-чае наявн!сть детерм1ноЕаного (функц1опального) эв'яэку м1ж розм1рними характеристика!?« кристал!в- масою га, поверхнею Г, лШйним розм1ром г. Математична модель 1деально1 гон1ометр11, що описуе вэаемозв'язок м1к двома р1знотппнми розм1ршши харакхеристи-ками У,Х, мае вигляд
У=Ку .х+Х**'* . (1)
При ф1ксованому значенн1 одного э показник1в Ку,х;ПуДсталих величин), математична модель гон1сметр11 в однопараметричною,- за данный експериментальких досл1дз*ень вианачаеться друткй показник. У ви-падку, коли нев 1 домими е обндв! величин«, як! п1длягають виэначен-ню, математична модель е двопараметричнои. В робот! приводя-'ся розроблен! нами методики визначення параметродно- та двопарамет-рично1 моделей з використаннп« !ктерполяц11 та апроксимац!йного згладлуванкя за методами нчйменшх квадрат 1 в (ШК). Досл1дженнлш особлпвостей математично! модзд1 1даально! гонЗомотрИ проштсдовпх кристал1в цукру, вираиено! сп1вв1д1Юшоння!,пг тяну (1), нами дстанов-лен1 II ГОЛОВН1 атрибут«- сп1вп1диопекня: оборотност! (2), трпнгк-ТИВКООТ1 (3). плчор1д»ост1 (4) для будь-яких трьох роэм1рних прзк-
.'5-1?-17.".
теристик X,Y,Z i-^i/^x
nftx Кх.у^У.х) й^с . (2)
п1/,х*п*.* =пл*' Ку.х ¿(Kx,g=Ky,z , (3)
. (4)
Для випадку, коли X=m, Y=F, Z=r, при п -3, п =2, п «=2/3 су-купкЮть сп1вв1дношень (2)-(4) р!вносидьна р1вност1 (5) для ко-еф1ц!ент!в форми Km,r=Kl, Kf,r=K2, Kf,m=K3:
K3*(K2)"V(Kl)Vil . (S)
3 метою усунення недол1к1в, пов'яааних а в!дсутн1стю даких зам1р!в ыаси, поверхн1, л1н1йного poawlpy крисгал1в цукру промислового ви-рабництва, наш виконано комплекс експериметальних досл1джень. Для чотирьох труп кристал1в: одаом1ри (один 8 л1н!йних вим1р1в м!н1мум в п'ять раз i в перевщував два 1кшх), двом1ри (эовн1 схож! на тонку пластинку- шрина 1 довжина м1н1мум в п'ять раа!в перавищували тов-пдану), триы1ри (вс! три вим1рк сп!льюм1рн1),конгломерати- по 25 одиниць в кожн1й rpynl, шляхом пряыих гам1р!в, визначен1 маса, по-верхня 1 два типм л1н1йних роам!р1в, для кожного кристала. Один а л!н!йних розм1р1в (г^)- роам1рний фактор Кухаренка (довжина кристала в напрямку II-! ocl (opioocl), в напрямку якого кристалл трохи витягнут!), саме цей роам!р визначаеться в процес1 виконання ы1кро-фотограф1чного анал!ау. Другий э л!н1йних розм!р1в (гс)- ситовий фактор (posMlp ребра (орто) п1нако1да), величина характерна для умов ситового анад1зу. За данями експериыентальнмх досл!джень роэ-роблен! математичн1 модел! 1деально! гон1ометр!1 промислових кристал1в цукру , j
И/ П./ т< 12 „. "j
ш=К, *гк =К', *гс F=K2*rx=K'2 *re«=K3*m , (6)
для чого роароблено програшга-алгоритм!чне забезпечення для IBM РСХТ/АТ, виконан1 розрахунки параметра модел1 (6) для кожно! а груп кристал!в, та bcíx можливих сполук цнх труп. У випадку однопа-раметрнчно! ттематичко1 модел1 1деально! гон1ометр11 »=3, п/
=пг=2, ná=2/3, коеф1ц1Енти форми К^Д, ,К3 для вс1е1 групп
кристал!в визначались апроксимац1йшш агладжуванням з використанням ШК та арифметичним осередненням. Роэрахован1 максимальн! Ш,тах;середн1 И!с i мШмальн! Ki,mín значения коеф!ц1ент!в форма К1, середн1 в1дхиленкя розрахункових величин в!д 1х фактичного значения, коеф1ц1енти кореляцП ы1л:(!г),г^),(ш,г/),(р,г^),(г,г^),(г,г1!). Для двопараметрнчно! математично! модел1 !деально! гон!омэтрП, 8г1дно ШК, розрахован! параметра К/,п1, К', .п', ,Кг,пг; K¿ , а при ф1ксованих ryn'f,п^п^,п3визначен! м!н!мальи! Rl.mtn, макси-
мальн1 K1,max, середн1 Klc, та 1нш1 величини, як 1 у випадку одно-параметрично! модел1. Сп1вставления в1дхилень, ксеф!ц1ент1в коре-ляцП та 1н. св1дчить, що використання двопараметрично! модел1 гон1ометр11 не приводить до в1дчутного пол1гапення II точност1, пор1вняно э однопараметричною моделшо- (коли nf=n'( =3, п2=п'г =2, п -2/3), яка s значно прост1шою в практичному використанн1.
Анал1эуши дан1 експериментальних аам1р1в, виконаних нами та 1ншими авторами, ми виявили суперечлив1сть будь-яко! мзтематично! модел1 1деально1, детерм1новано1, гонЮметрП промислових кристал1в цукру. В цьому в1дношенн1 характерними е так1 три суперечност1: -нестал1сть коеф!ц1ент1в форми кристал1в К^.К', ,Кг,К'г ,К3, кожному кристалу в ТОЧНОСТ1 в1дпов!дають сво! значения цих величин; - немо-нотонн1сть сп1вв1дношень м1ж р1знотитшш розм1рними характеристиками, наприклзд, у кристала а б1льшм л1н1йним розм1ром маса може виявитись меншою, 1 навпаки; - Сагатозначн1сть сп1вв1дношень м1ж р1знотипними розм1рними характеристиками, тобто кристали з одинако-вим л1н1йним роам1ром можуть мати р1зн1 маси.
На п1дстав1 результат^ анал1зу наш зроблено висновок, що мате-матична модель реально! гон1ометр11, яка не м1стить в1дзначених су-переч'ностей, мае стохастичну природу, в основу яко! покладений сформульований нами принцип граничнях геометричних форм промислових кристал!в. Суть його полягае в тому, що для множини кристал1в э од-наковим значениям розм1рно! характеристики Y, розм!рна характеристика 1ншого типу X, або коефЩ1ент форми Ку,х, зм1ншться в ме-
«vitrt
жах в1дкритих 1нтервал1в Xe]Xmin;Xmaxt, Ку.х В Шу,х;Ку,хС. Величи-
wih. max
ни XnunjXmax; Ку,х;Ну,х в1дпсв1дають двом геоиетричним формам-гео-метричним габ1тусам. Одна э цих величин в1дпов!дае граничн1й 1де-альн1й форм1, 1ниа-граничн1й ст1йк1й, при досягненн1 яко! кристал руйнуеться. Друге положения принципу граничних геометричних форм полягае в тому, що Х,Ну,х е ровпод1леними випадковими величинами з диференц1альнтши функц1ями роэпод1лу Ну(Х),Ту(К). Найпрост1ш1,б1ном1ально-ступенев1, модел! розпод1л1в мають вигляд: Hy(X)=((M+l)/M*(Xe-Xmin))*2(l-2)"'+</>', Ту(К)*((р+1)/р*(Кб--Kmm) )*q+(l-q)~'*'/p , m=(Xe-Xmin)/(Xmax-Xmín), р»(Ке--Kminí/CKr-ax-Kmin),, z=(X-Xmin)/(Xmax-XtTUn), q=(K-Kmm)/(Km3.x--Knin), (7)
де: Xe,Ke -точки екстремум1з (максимума) функц1й Еу(Х),Ту(К).
Величини Кшх, Kmin вигнзчен! нами з використанням данях експериментальних зам1р1в розм1рних характеристик для р!зних груп
3*-247б
кристад1 цукру 1 р1аних тип1в математичних моделей гонЮметрП. Зг1дно (7) найб!льш в1рог1дн! значения коеф1ц!ента форми Ке та розм1рно! характеристики Хе р1вн1:
Ke=(Kmax+tv*Hmin)/(n+l), Xe=Ke*Yn'x'y , (8)
n=-3+2*(Hmax-Kmin)/(Ke-Kmin), а граничн1 величии Xmax=Kmax*Y г Xmin=Kmin*Y . Стохастична модель гон1ометр11 промислових кристал!в цукру поабавлена суперечностей, характерних для ыадел! 1деально! гон1ометрП, дае науково обгруйто-ваний роэв"яаок проблеми сп1вв1дношень м!ж масою, поверхнею та л1н!йним розы1ром кристал1в.
3.Грануламетричкий склад проыкслоимх кристалла цукру.
Гранулометричний склад промислових кристал!в цукру визначаеться наявнЗстю р1зноман1тних розпод1л1в за розм1рними характеристиками, та в1дпов1дних диференц!альних функцШ роэподШв. Осковними е роа-под!лн: мае кристал!в эа 1х д1н1йндаи розы!рами, числа кристал1в за 1х масами, числа кристал1в за 1х л!н1йними розм1рами, в1дпов1дно л1н1йно-масовий (ситовий), д1чидьний за масами (седиментац1йний) та л1чилышй за д1н1йкимк роам1рами (м1крофотограф!чний). Наш вста-новлен! вэаемоав "яаки м1ж в1дпов1дними диференц1альними функц1ями розпод!ду f(r), h(m), g(r): ~
h(m)/f(r)=i/(m*c3ni/dr) , g(r)/f(r)=m/ni, m=|m*h(m)dm. (9)
В рамках однапараметричио! матеыатична1 модел1 1деально1 гон1ометр1П (6), при п,=3,пг=2, r\j=2/3 ц1 вэаемоав 'язки мають виг-
ляд
h(m)/fj>)==(l/3*№l) )*m*i\5g(г)/Г(г)=(1/КЗ)*m*r" , (10)
m=K3/(Jrif (r)dr)===3(Kl)2/(]°r5*f (r)dr). В робот! приводиться анайден1 нами анал1тичн! вирази диференц1аль-них функц!й розпод1лу у випадках, коли функц11 f(r),g(r) апроксиму-ються, в!дпов-дно, гама-Шрсона та логкормальним розпод1лаш. В основ1 метод1в визначення цих эалелшостей- оц1нювання параметр1в функцШ розпод1лу, яке базуеться на розроблених нами методмсах застосування метод1в момент!в та максимально! правдопод1бност1. Основними параметрами оц1нивзння е середн1й л1н!йний г, та середнь-озБажешй дШйний г^ роам1ри кристал1в, коеф1ц1енти нер1в1юм1рност!: звичайний кн (л1чядьний аа л1н1йним posMipoM), та дШйно-масавий ("ситааий")ктг. Б робот1 приводиться методики !х к; значения, в тому числ! аа даними експериментальних ситового,
м1крофота граф1чного та седиментаЩйного акал!з1в. Досл1джен1 особ-ливост1 визначення цих величин, встановлено, що на к1нцев! результата розрахунк1в г,^кн,ктг, не впливае число сит, наявн1сть чи в1дсутн1сть сит, розм!ри отвор1в яких в1дпов1дають модальн1й фрагаЦ I, та фракцП круп них кристал1в. Об'еднання к1лькох фракц!й (три 1 б1льше) в одну також не впливае на к1нцев! результата, як 1 вилучення а розгляду фракцП самих крупних кристал1в. Встановлено, що розм1р фракцП найдр1бн1ших кристал!в, наприклад тих, що пройшш через вс! сита, 1стотно впливае на к1нцев! результата роэрахунк!в кн.г . Встановлено наявн!сть вир!шального впливу методики припису-вання решткам кристал1в на сигах величин лШйних розм1р!а- оцифровка ситових фракц1й, на к!нцев1 результата розрахунк1в вс1х без вийнятку показник1в гранулометричного складу. Особливо виражений вплив на к!нцев1 значения кн,г виявляе методика оцифровки фракцП найдр!бн1ших кристал1в цукру, що пройшли через вс1 сита, якого б м!верною не була 1х маса. Досл1джеггно вплив групування кристал!в цукру за 1х роэм1рними характеристиками (наприклад,коли лишку кристал1в на сит1, як! не е строго монодисперсними, приписуеться якесь одне для вс1х значения лШйного розм!ру) на характеристики гранулометричного складу. Встановлено, що з ростом порядку к момента Мк=|г *£(г)с1г зростае величина поправки Шеппарда на групування, в яайб1льшому ступен1 цей вплив в1дбиваеться на величин1 л1н!йно-касового коеф1ц1ента нер!вном1рност1 кгаг (мохлива похибка складая до 36-1). Досл!джено вплив об'ему вкб!рки (числа кристал!в) на похибку репрезентативности Б1дноиення оц!нки середньоквадратич-ного в1дхилення параметра, що визначаеться, до оц!нки величини параметра, (у в1дсотках). Так! проблеми вииикагать в процес! м1крофо-тограф1чного та седиментац1йного анал!з1в. Встановлено, що похи^ка репрезентативност! для вказаних метод1в анал!зу е значною, в1д 10% (число кристал1в у ви51рц1-100 одириць) до 5,0% (число кистал1в у виб1рц1-400 одиниць). Похибка репрезентативност! е незначкою, до IX, коли об'ем виб1рки (число кристал1з) становить 10200 кристал1в, що не може бути реал1зовзно в уловах м!крофотограф1чного та седи-ментац1йного анал1з!в. Для умов ситового анал1зу проблем а похибкога репрезентативност! немае, оск1лъки для виконаяня цього анал1зу мож-иа взяти будь-яку, без обмежешя, к1льк1сть кристал1в.
Досл!дженнями встакозлен1 эалежяост1 для масово! пвидкост1 кристал1эац11 , числа N. сумарноГ позерхн1 , середньоэ-
важеного л!н1йгюго роёмру ^вЗд ггетомо! агвидкоеП касового росту
4-2476
(роачинення) кристал1в V, середнього л!н1йного роам!ру г, ко-еф1ц!ент!в нер1вном!рнаст! кн, асииетрИ а, ексцесу в, сумарио!
часа кристал1в 0 (на момент часу Ъ):
Утав=<13/сй>(Кг/К,, )*( (кн+1 )/г*(а*кн+3*1сн+1) (11)
йй« )«=Оо,
Н^(К,*(а*кв+Зкн+1)*гЪ , (12)
5=К2*0кн+1)/(К/*(а*кн+Зкн+1)*г5*е , (13)
?„=( ((е+3 )*1ск+6а*кн+Вкн+1) / (а*кн+Зкн+1))*г. (14)
8 вккаристанням апроксимацП диференц!адьно1. функц11 л1н1йно-масо-вого розпод1лу функц1яш роаподШв логнормального та гаыа-Шрсона ваш адобут! так1 вирази масово! долы (г) кристал1в а л1н1йюда рааШрои в!д 0 до г: -алроксимац1в функц!ею догнормального роа-под1лу *
А (г)=|г(г)йг=Ф(1п г*(кн+1)°'5/гп) , (15)
-апрокс1шац1я фуикЩею роэшд1ду гама-Шрсона
Л (г)=Г(г/(£*1апг); 1/кшг) , (1В)
дз СВ(к)?(1/2п)*Гехр(-0,51 )<И- 1нтеграл 1мов1рностей; Г(х,у)-непов-ва гаиа-функц!я аргумент1в х,у, значения кожно1 а функц1й виэнача-вгься 1а спец1альних таблиць.
Задрдноет! (15),(16) можуть бути використаними для визначення маси кристал1в, що проходить через отвори сит автоматичних беапе-рарано д1ючих центрифуг, та 1ншх величин.
4.Сгохасткчыа модель гс!нетжм шоового росту та роачшшша кристалле цукру.
Основне положения стохаотично! иодел1 к1нетики полягае в тому, цр питоиа швидк1сть росту (роачинення) одиночного кристала цукру V в масових умовах е вшадковоп величиною, р1вноо сум! двох скдадо-вих: детери!новано1 V (ца е математичним спод!ванням V), та випадко-во! Уз, ар р1внозначио сукупност! таких стохастичних днфе-
рэнц1алышх р!внянь першого порядку 1то, в1дносно маси и, д1и1йного розм1ру г цього кристала:
йг/Л-(й2/ЗК1)*У+(0г)О'5*пЧ6 , г(г0)=го;
+(11т>0'аг*пт.ь , , (17)
де Рг.Пп- пох!дн1 в1д дисперсИ д1чзш>ного роэпод!лу, в1дпов1дно, за хШйними роэы1раш та масами; п^ п^-випадков1 величина типу "01лого суму"- пох1дн! в!д в1нер1всьгаи випадкових процес!в.
Сукупност! р)£нян2> (1?) в!дпов1даа така сукупнЮть дифаренщаль-
визе р!внянь типу Колмогорова-Фоккера-Планка, другого порядку в частянних пох1дних в1дносно диференц1альгая функц1й роэпод1лу (КгМШтД):
ЭбГ/91--(К2/ЗК1)*У*Зг/31+О,5!)ГА0;%/Ъг ,
Ю,БШ* , (18)
-Э^т^-вй/дтЦдО. . АналЗэу та розв"яаку в анал1тичн1й форм! пЩдаеться перше а р!внянь сукупност! (18). Так для иамент1в Ши)=1г**2(г,Ос!г здобута така неск1нченном1рна рекурентна система звичайних диференц1алыгах р!внянь первого порядку:
(<шшы(яг/з*К1)*ч ,
................................................................................(19)
йМп/^(п*К2/3*К1)*У*Мп-| +0,5п(п-1)а0г*Мп-2, п>1,
(.Мо-1, 0г=С1(М2)/(11-2М1*£1(М1)^1 Йп(0)=/г'1*2(г,0)с1г. При анал1а! системи р1внянь (19) нам:! зроблено висновок: маичи дан1 дкнаы1ки будь-яких двох анал!тично не пов'яааних показник1в, каприклад г=ш, кн»(М2-(М1)2 )'/г , динам!ка будь нкого третього показника к1ветики процесу масового расту 1 розчинення кркстал1в може бути в1дтворена по цим двом показникам, та значенн1 третього в якийсь момент часу. Так, ягацо в момекти часу ti в1дом1 значения ?1=г(И), и, кя1«кн(И), 1—1;N, то для питою! ивидкост1 масового росту (розчинення) У(и), момент 1в МЬ(и), суыарно! маси кристад1в 13СЬ1), 1х числа N(11), сумарно! поверхн1 (И), масово! швидкост1 кристал1зад!I Утаз(И), маемо таку посл1довн1сть розрахунк1в:
УаО-500(^ггг КГУЫ*С, (20)
Мп^^-МгКЬ; )+п*Мп-/(1;{ )+0,5п*(п-1)*МП-г(^)*
*(кн<:*о*1\?*#-кн1*г? ), мл,п>2, (21)
)*(Г£*.( -Г; )*а(и)/ЫЗ(И), КГ, (22) Ь1(и).=6(и)/350МЗ(и), ШТ., (23)
^ (и)»0,Ст!2Си)*в(и)/ЫЗ(и), ма, (24)
Утаз(и)«У(и)*Р (И), кг/с. АдекватнЮть стохастично! модел! к!нетики масового росту 1 розчинення кристал!в цукру, та алгоритму розрахунк1в к!нетичних параметр! в, перев1рена для умов масового росту 1 розчинення кристал!в. при уварнванн! цукрових утфэл!в 1 крисгал1гац!1. Шдхпяеяня розра-хункових, зг1дш стохастично! модел!, величин в!д фактичних, вкзка-чених прямики вим! рги-ш, не перевицуе 3£. Валлзгвоп особ.тав!стя
сп1вв1дношенъ стохастично! мод ел 1 в те, ¡до вони пов'яэують парамет-ри к1нетики масового росту (роачинення) кристал1в цукру, та да-кам1ку 1х гранулеметричкаго складу.
5. Взасмсав'язок тепло- 1 иасопереиосу в уиавал уваривания 1 крметшЦзацП цукрових утфел1н, клерування цукру.
Вэаемоав'яаок ы1ж 1нтегральними показникаыи теплообм1ну 1 кристал!зац1I в процес! уварювання цукрових утфел1в формал1зуеться залелн1стю м1ж приростами: маси кристал!в цукругв=У*Г2* за дея-1сий пром1жж часу водяного випару Ув, коеф1ц1ента переси-
чення м1жкристалевого роачину Пм, ступеня !аог1дричиост! 1. Нами встановлена аалежн1сть
А Пм/Я (Пп* I- (I -1 )*Пм )* (4 Ув/Д 1) / (Уз+1 ) - (Пм-Пп) *«в*
*(й1/бО/(Уа+1*Кв)-У*Гг/а*Но*(Уа+1*Ув) , (25)
де:Уэ,Ув-маси води в початковоыу набор1 сиропу в момент заведения кристал1в, та випарено! а цього моменту; Пп-коеф!ц1ент пересичення п1дкачуваного розчину; а,Но- коеф1ц1ент насичення та роз-чинн1сть;а'- коеф1Щент тешювтрат в навколишне середови-ще,а<=1,03-1,05.
Для умов обробки цукрових утфел1в в кристад1заторах а охолоджен-ням утфелю мае м!сце зв 'яаок величин прирост!в маси кристал!в В, пересичення м1жкристалевого розчину Пм, розчинност1 Но, нами встановлено, ш,о
ДЯи/й (26)
де:Уу,Т~ маса води в охолодауваному утфел1, та його поточна температура.
В процес! клерування кристал1в цукру, при стал1й температур1, зм!на 1х маси пов'яээна т!льки 1а зм!ною коеф1ц1ента пересичення розчину, при цьому нами встановлено, що
& ПмУ4 /а*Но*иу. (27)
Перех!д в!д 1нтегральних сп!вв1диошень до диференц1альних эдШсшазться простим граничним переходом в (25)-(27). Для ваку-ум-ашрзт1в беаперервно! дП (ЬАЕД). кристал1аатор1в, клерувальних апарат!в проточного типу сл1д мати на увз1, що
ДЕ'аи =(ДЕ/Д1)*0и/ДС), де: 1-геомотрична координата а напрямку руху утфелю; Л 1/АЬ~ середпя ивидх1сть перам1щення утфельио! маси впродовж проточного кзпряму.
Роэрахуиок динам1ки технолоИчних параметр1в при уварюванк! цук-
рових утфел1в у ВАВД, кристал1заторах проточного типу потребуе виз-начення о6'ем1в заст1йних зон. Ця задача вир 1 йена наш на основ1 вдосконалено! ком!рчасто! модел1 з заст1йними зонами В.В.Кафарова. Структурна схема вдосконалено! модел1 наведена на рис.1. Вих1дними даними е об'еми VI, м5, та об'емн1 витрати утфелю VI, м1/с, в 1-й секцП, точки С-криво! в1дгуку на виход1 з 1-1 секцП (I ,01.1), на 1мпульсне введения трасера в першу секц1и . ВАБД. Для об'ему заст!йно1 зони У.2,1, коеф1ц1ента обм1ну м!ж проточною та заст1йною частинами ВАЩ к1, маемо: ц
У2,1=С1-Ь1/(Ъ1*Х4-т)']*Уь к1=(Ь1/(Ы*Х1+У1)-Ь1/(Ы*Х1+УОг)* *ыт, с"', Х1=(б1'Д *1о> ч'о )*(з(ЕоЪ
*1 $) , С ' ;У1=(12(1 V,1, )г )*(3(ГС^ ) -61$ ), с1 ; XI =2(3(1 Л,5 -й£!>»*(з(1;?! )*1<?, -2(1$ -
-Х^СГ, с"; У1=6(^2(0 ,с-г ; .
Важяивою е початкова стад ¡я процесу уваривания цукрових утфелга й момент заведения кристал1в. Останк!м часам для реаЛ1зацП ц!сГ сгад11 вякористовуються суспензП, пасти, та 1н., одним з компонент^ яких е дез1нтегрован1 кристалл цукру, з середн1м рогм!ром (1,0-1,5)* (О"5 , м, з м1н1мальним масовим вм!стом фракц1Г з роэм1ром кристал1в до " 1,0*ю"5",м, максималышм масовим вм!стом кристал1в з розм1раш в д1апазон1 (1,0-2,5)*10"л",м. В зв'язку а цим виникае потреба в досл1дженн1 процесу деа1нтеград11 кристал1в цукру. Для цього наш використана стохастична теор!я процесу деэ1нтеграц11 крихких части-нок Непомнящего е.О., в як1й цей процес подаеться як випадковнй. Л1н1йний роам1р г кристала цукру, що дез1нтегруеться, описуеться д1к1йним стохастичним диференц1альтш р1вняиням паршого порядку
бг/сИ—к*г+(гь) *Нга), Р(10)-Г0, к>0,ь>0, (28)
де:к,Ь - коеф1ц1енти, що залехать в1д особливостей процесу.
Динам 1ка диференЩалыго! функцП л1чильного розпод1лу кристал1в га л1н!йними розм1рами г(г,Ь) описуеться р1внянням, типу Колмогоро-ва—Фоккера-Планка:
9 г/8) /<Э1(29) г(гд)«о, г<о? г(г,о)»ао(г); г|«о.
3 врахуванняы (28),(29) здобута така рекуренуна явск1нч9тюм1рна . система звичайиих диференц1алышх р1вяянь первого порядку г!дносво момент!в Еп(й)-|г,1'*в(гД)с1г:
с!Е1/<Я--к*Е1, 5-2476
..................................................« (30)
«-п*к*Еп+п(п-1 )*Ь*Еп~2, п>1,Ео(1)=1,Еп(0)=5 га*го(г)йг,
Розв'язок еистеми диференц1алышх р1внянь (30) представлений на-ии у вигдяд1: . ■»
Е1^)=Е1(0)*ехр(-к*1), Еп(1)=(Еп(0)+Ь*п*(п-1) | Еп-2(1)сЛ)*
*ехр(-п*к*1),п>1. (31)
В робот1 приводиться розроблен1 нами алгоритми оц1нювання параметр^ стохасгично! модел1 деа!нтеграц11 кристал1в, 1х оц1нки для умов р&ал1зац11 процесу в кульов!й мельнид1, подр1бнювач1 типу РТС.
Важливою проблемою, пов'язаною э початковов стад1ею уварювання цукрових утфед1в е кристалоутворення, розрахунок покааник1в якого потребуе над!йних даних щодо лШйного роам1ру г^,та маси гп^критич-ного критичного кристал1чного аародка. Нами розроблена нова методика розрахунку цих величин, яка враховуе наявнЮть впливу дифуз1йно-го масообм!ну в систем! зародок-роачин на П термодинам1чний по-тенц1ад. Уточнен! значения ш^виэначаються аПдно адобуто! нами аалежност1
г^=8,25*10"**(и/Т*1п П)*(1+(1-7,4046*10" *((Г-Ггр)/(Ггр. --Го.гр. ))г ^и2 )С'5), м,ш^=К1*г^.,кг, (32)
де; Т,П,Г-тешература,коеф1ц1ент пересиченкя та густина розчину на в1ддал1 в!д границ1 роад1лу фаз;и,и'-коеф1ц1ент поверхневого натягу на границ1 кристал-роачин при пересиченн!, в!дпов1дно, П та Пгр.г» «=ехр(1,3651*10 *и/Т) ;Ггр- густина розчину на границ! роэд1лу фаз при пересиченн1 П, кг/м ;Ггр.г ,Го.гр.г-густина розчину в об'ем1 та на границ! роад1лу фаз при пересиченн1 Пгр.2.
Нами викояан1 пор!вняльн1 розрахунки аг!дно аалежност1 (32) та 1снуючо1, в як1й на враховуетьсн вплив дифуз1йного масообм!ну м1» гародком ! рогчином на термодинам1чний потенц1зл системи кристал-рогчин. В1дхилення величин мае критичного кристал1чного аародка може досягати 66% 1 б!льше, скорегован! величина лШйного розм!ру 1 маси эавжди ыенш!, пор1вняно з такими, як! Щдраховуються зг 1дно традиц1йних эалежностей.
6. Шаашзрдаешалька досл!дкэшш рекршггал!зацН по калшнюгду »¿э-хшиаму х роачш&х, в ушах Зх гашИшя при аош1вшомУ Шдаедшш! хеша.
- 1в -
При проведенн1 досл1д1в (схема установки представлена на рис.2) використан1 три нових, розроблених нами, методики, в яких вико-ристан!: невелика к!льк!сть кристалла алжмоамон1евих га-лун1в- два, три, чотири кристалл; кристал1в-л1дер1в, э ф!ксуванням динам1ки трьох найкрупн1ших кристал!в алшоамон1евих галун1в та цукру, в загальн1й к1лькост1 100-250 кристал1в, та сумарно! маси вс1х кристал1в; двох фракЩй кристал!в цукру (фракЩя крупних кристал!в складалась 1з 100 одияиць, а др1бних- к1лька десятк1в та сотень . тисяч, колен э кристал1в крупно! фракц11 в тисяч1-десятки тисяч раз1в 61льший за масоп, пор1вняно а такими у фракцП др!бних кристал1в).
Випадкоэо-яеоднор1дний характер руху кристал1в в об 'ем! роачину э нер1вном1рним розпод1лом температури 1 пересечения, внзсл1док зовнШнього п1дведення тепла та режиму кип1ння, викликав почарговий,. р1ст 1 розчинення кристал1в, та 1х рекристал1зац1в по коливному механику. В досл1дах ф1ксувалась сумарна мзса кристал!в на початку та п1сля досл1ду. Початковий розчин в одних випадках був, в циому, ненасиченим, в результат1 сумарна маса кристал1в наприк1нц1 досл1ду зменшувалась, в 1ншх випадках- в ц!лому пересиченим, сумарна маса кристал1в зб1льшувалась. К1лька досл!д!в проведен1 в умовах эовн2шньо1 риноваги, початковий стан розчину був таким, що сумарна маса кристал1в не зм1нивалась на протяз1 досл1ду, тобто наск1льки розчинились (повнЮтю або частково) др1бн1 кристали, наст!льки вросли шеи крупних кристал1а. Досл1ди проводились в умовах повно! в1дсутност! кристалоутвореиня, нов1 кристали не виникали.
Основн1 масооСм!нн! ефекти, в рамках досл!д1в, в яких застосова-на пэрша методика, полагали в тому, що при використанн1 двох кристал!в алюмоамон1евих галун1в на фон! зростання мае: сумарно! та б1льшого кристала, маса меншого- зменшувалась. В умовах эмениення мае: сумарно! та меншого кристала, маса б1льшого- зростала. Аналог 1чн1 результата здобут1 в досл!дах з трюма та чотирма кристала-\т алшоамон1евих галун!в, та в рш.ках вастосуваная трэтьо! методики з кристалами алюмоачон1евих галун!в I цукру. В рамках друто1 методики е досл1ди, проведен1 в режим! зовн1шньо1 р!вноваги, на про-тяз1 досл!ду сумарна маса кристаИв не вм1нилась, при цьому 1х за-гальне число 1стотно эменшилось, крупн! кристали вб1дьшили сво1 • маси, др1бн1- частково, або повн!стп,розчинились. В рамках третьо! методики виявлен! так1 ж ефекти щодо фракЩй кристал1в цукру.. В умовах зростання мае: сумарноГ та фракц!! крупних кркстал1в, маса
5*-247б
к
feibv
cl Сг (JT ff ^.flf^sV^ ct
Vh Vn V/rt
и
у, Уг * Hn
/а/ V3i
Рис.{Структурна схема ком!рчасто! модвл1Л-свкцхйного вакуун-апа-рата базпврервно! .gii, кристалхзатора проточного типу. Ci% Vi -концвнтрацп трасера на виход1 s i-i сакцп, та s застойно! зони uxei сакц1х;и?-об'емнх витрати утфалю в i-й свкц11,1Г/с»К<7" «Кij -ковфщгент обихну к:ж проточно«? та застойною зонами i-f свк-цхг; (/u'.Vai-об'еми проточно*' та аастхйно'х зон i-i свкцН.м4; t/t\« «t/<i+/jt -об'еи х-1 секцхх, и К
до вакуум-насосу
Рис,Схема експвримэнта^ьнох установки для доел гдесиня рокристалх-зацхЗг по колявному ыехаихзцу в.розчят, в умавах иого кипншя, при аовнкшьоыу п1дввдйнн1 тепла.
1-днорвло кивлення; 2-твриомвхр; З-uipm» посудина, цо ыхетить крас-тали i розчин) 4тджерыД0 совншкього поведения тепла; 5-зворзтнвй
холодильник; о-мхриа посудина для ЕОндецсату водяного випару; 8-вйи-р.
фракцП др!бних кристал1в зменшувалась, а в умовах эменшення мае: сумарно! та фракцП др1бних кристал1в, маеа фракцП крупних кристалГв зб!льшувалась. В рамках ц1е! методики е досл1ди, коли аростали маси: сумарна та обох фракц1й, але фракЩя крупних кристал1в зб!льшувала свою масу в f/,5" Рази пгвидше, пор!вняно а фракц1ею др1бних кристал1в, хоча поверхня ocraHHix Оула в рааи б1лыпою.' Bel виявлен1 ефекти полснюються д1ею механ1аму рек-ристал1зац11 по коливному механ1зму. Еперше експериментально доведена ыожлив1сть виявлення ефект1в рекристал1зац1I на двох, трьох, чотирьох кристалах.
Анал1з наших досл1джень вкаауе на 1снування гранично! шеи кристал!в тГ/Л такоГ, що п1д Д1ею рекристал!аацИ по коливному ме-хан1аму, вс1 кристали г биьшою массю- ростуть, а а меншою-розчшш-ються. Для вианачення m розроблена математична модель росту та роз-чннення одиночного кристалл в масових умовах, при д1! ефекту рек-ристал1зац1! по коливному механ1аму. Основне р1вняння модел1 мае вигляд:
йя!;/^=((1/20т)*й1^а1+>(0ш-гог)/2М*0т)*(тг-ш)+Утаз/Н , (33) де: т- ,т- маси 1-го кристала, га середня; N-число кристал1в; ЕйТ|-дисперс1я мае крисгал1в; Vmas-масова швидк1сть кристал1зац11; J*dN/dt.
Гранична маса m анайдена а використаиням р1вняння (33) за умовоп dm /dt=0, тобто
mw=m-2Vnas*Dm/(NAdDm/dt+J*(Dm-m2)). (34)
Для оц1нки вкладу рекристал1зац11 по коливному механ1зму в укрупнения кристал1в (зб1льшення середньо! маси) эапропонована ди-фуз1йно-рекристал1аац1йна характеристика Дк, яка эастосовуеться у випадку д11 механ1эму рекрисгал1зац1Г в лроцесах юсового росту 1 розчинення кристал1в. Величина Дк, та II ск1нченнор1аницевий аналог Д'к, виражаються сп1вв1дношенняш1
flK=-jAÂi/Vmas, , (35)
де.М Н,йЗ-прирости числа та сумарно! маси кристал1в за проШжок часу t,t+<Jt.
В робот! приводяться дан1 рограхуик1в п^, Д'к для умов викоианих експерлмент1з по рекристал1аац1йному росту к.ристал1в алшоамон1евюс галун 1в. При великих виаченнях Д'к (Д'к>>1), режим укрупнения в рекристал!ввц!йним, при малих (Д'к<<3)- дифузЫним. У sets промШшх випадиах режим укрупнения пристал 1 в е змГшаним, дн-фуэ1йно-регсристал!аацШшм. Для умов никонаниних наш досд1д1в
Д'к«0,44-3,42.
7. Досл1джешш I ■атематкчне модеяования кнютмки процес!в шсо-вого росту 1 роэчинення кристал1в цукру в р1аних ф1амчних .умовах.
Досл!джен1 особливост! к1нетики: росту 1 роэчинення одиночних кристал!в цукру в умовах 1х седиментацП в грав1дац1йному пол! масового росту 1 роэчинення монодисперсних кристал!в цукру в умовах механ1чного перем!шування розчину; масового розчинэння монодисперсних кристал1в цукру в умовах эастосування г!дродинам!чно1 кав1тац11, накладення низькочастотних коливань та в1брац!йно-резо-нансно! д1I; масового росту 1 роэчинення пол1дисперсних кристал1в цукру в умовах уварювання цукрових утфел1в I кристал!гацП. Розроб-лен1 положения теор!1 двостад1йкост! росту 1 роэчинення кристал1в цукру, стосовно масових умов реал1зац11 цих процес1в. Основними характеристиками к!нетики цих процес1в е: пот1к переносу ыаои V, 1У1=У- питома швидк!сть, 1 потенц1ал переносу маси ф (коеф1ц!ент пересичення; мольна, масова дол! цукру в розчин1; молярна та об 'емна концентрат I цукру в розчин1).
Зг!дно положен! ц1е! теорП процес масового росту кристал!в цукру умовно можна вважати таким, ¡до складаеться г двох стад1й: ди-фуз1я молекул з об 'ему розчину, скалярний пот1к переносу (питома швидк1сть) пропорц!йний р1зниц! значень потенц1алу переносу в об"ем1 розчину та середнього на гракиц1 розд1лу фаз, У»а,*(Ф~Фг^); фазове перетворення на границ1 розд1лу фаз, скалярний пот!к переносу пропорц1йний р!зниц1 значень потенц1алу переносу" середнього на границ! розд!лу фаз Фг(та р1вноважного ф„, взят1й в п-му ступен!, У«а2*(фг^-ф0)Г!". Для процесу роэчинення спочатку мае м!сце перетворення на границ1 розд1лу фаз, *(фо-фгр'и, п!сля чого- дифуз1я в об"ем розчину, У=Ь2*(ф -ф). Для кристал1в цукру вважаеться, що т=п=2. В робот! наводиться вс1 необх!дн1 анал1тичн1 викладки шрдо виведення в!дпов1дних сп!вв1дношень. К!нцев1 модельн! задежност1 маить вигляд: - масовий р1ст крисгал!в цукру
У=а,*(ф-фг^)=а^(ф00-ф0)г, к-/мг*с, ^ (35)
У»0,5 а**а~]+а,м-(0,25а**а£+а**а~]*л)' ,кг/м2*с, (36)
г1-лф=ф -фо у - масове роэчинення кристал!в цукру
У«ь,*(фд/=ьг*(ф -ф) , кг/мг*с, (37)
2 - 23 - 0 $
У=0, 5Ьг *Д-(0,25Ь* *Ь, +Ь* *ъ',н')', кг/и *с, (38 )
Сп1вв1дношення (36),(38) представлен1 нами у вигляд1
УиЛ^+аТ, „ . , (39)
На основ 1 (39) нами зроблен1 висновки: а7,а!можуть бути визначен1 з використанням МНК для ряд!в величия (V-'ал;, у/6, а ¿],Ь/- тим же шляхом, для величин , У;5, що е основою алгоритм!в роэра-
хунк1в параметра моделей (35)-(39). Розглянут1 математичн! модел1 к1нетики масового росту 1 розчинення кристал1в цукру у вигляд1 сту-пеневих залежностей:
Ч=ШП, кг/м2*с, кг/м2*с . (40)
Параметри А,п,В,ш визначаються застосуванням МНК для ряд1в величии (1п У1,1п4;) 1 (1п У1,1пй- )• У вс1х випадках визначались коеф1ц1-енти кореляцП, середне 1 максимальне в1дхилення розрахункових, зг1дко модельних залежностей, 1 фактичних, визначених а експери-мент1в, величин. У випадках, коли експериментальних даних було не-багато, для виэначення параметра моделей (35)-(40) застосован1 ме-тоди 1нтерполяц11.
Зг1дно розроблених алгоритм1в нами оброблен1 дан1 експериментальних досд1джень Л.1.Треб1на, В.В.Сп1чака, В.М.Антоновського росту 1 розчинення кристал1в цукру, виэначен1 вс1 параметри моделей (35)-(40). Результата розрахунк1в подан1 в таблицях 1;2 (за по-тенц1ад переносу взято коеф1ц1ент пересичення розчину). Середн1 в1дхилення не перевшцують 2,6%, що св1дчить про адекватн1сть моделей.
Таблиця 1
Параметри математичних моделей к!неткки росту одиночного кристала цукру в умовах його . седиментацП в грав1тац1йному пол1.
Т°С1 р1ст розчинення
I-—----------------------------------------------------------
!а,*10^, I А*10^, I п »Ь^Ю5,11^*10*, !А*10*, ! п
!кг/мг.с.1кг/'м>с.1кг/м*с. I 1кг/м?с.1кг/м?с.!кг/м?с.1
30 1,7180 5,3772 1,7555 1,2617
40 2,0150 3,4774 2,0411 1,1071
50 6,8641 9.8783 6,9551 1,3580
60 12,7830 11,7870 7,8165 1..4874
70 11,1350 59,5640 12,570 1,2390
1,0495 9,2653 9,3107 1,3965
8,8819 8,1820 8,3176 1,1385
1,4443 97,2370 35,560 1,4985
3,5904 66,1070 43,1010 1,5788
12,630 55,1010 65,970 1,3547
Таблиця 2
Параметри математичяих моделей к) нетики масового росту кристал!в цукру в умовах механ!чного перем!вуванна розчину.
• .
Т С! масовий р1ст масовс роэчинення
I................................-..............................
!а<*10<г,1а11*10а,1А*104', ! п !Ь/*10г,1Ь^*ю'',1А*10<', 1 п !кг/м?с. 1 кг/м* с. 1кг/м'с,I !кг/м2-с. 1кг/м*с. !кг/м*с.I
30 1,2210 2,7757 4,4289 1,1485 1,8833 7,4577 7,4139 1,2734
40 2,0689 3,9429 8,0092 1,1685 16,3240 7,8368 7,9589 1,1053
60 3,4207 5,7369 1,5867 0,8077 4,6948 2,3913 24,473 1,3241
60 5,2705 14,870 9,1050 1,0793 5,4642 4,3919 43,480 1,3793
70 8,7630 21,9620 9,5760 1,1271 21,380 4,6381 45,743 1,1988
Експериментальними досл1дженнями О.Ф.Кемчина вивначена динам 1ка масового вы1сту сухих речовин та цукру в м1жкристалевому розчин1, в процес1 масового роачииення монодисперсних кристал1в цукру в умовах пдродинм1чно1 кав1тац!1 (режим суперкав1тац11), накладення на систему низькочастотних коливань та в1брац1йно-резо-нансно! д11. Нами розроблена $ аастосована методика розрахунку пи-томоГ швидкост! масового росту , роэчинення монодисперсних кристал!в цукру за даними динам!ки 1х масового вм1сту в розчин!. К1нцева эалежн!сть мае вигляд:
• У=(500/3)*1Кр2-Кр11*г0/(((Кр1)г*Кро) *(12Ч/))1 ' кг/м2*с, (41) д®:Кро,Кр1,Кр2-масовий вм!ст кристал!в в розчин1 на початку процесу, та в момента часу ^ ,%; гс- початковий д1н1йрий роэм1р кристал1в цукру, м. Э використанням залежност! (41) виэначе-на динам1ка питомо! швидкост1 масового роэчинення кристал1в цукру в умовах застосування г!дродинам1чно! кав1тац11, накладення на систему низькочастотних коливань та в1брац1йно-резонансно! д11. Встанов-лено, що в цих умовах питома евидк!сть масового роэчинення кристал1в цукру на один-два порядки переважае таку для умов седи-иентацП кристао1в в грав1тац1йному пол1 та механ1чного перем1щу-вання розчину, при 1нших р1вю»к умовах.
Виконано комплекс експеримэнтальних 1 теоретичних досл1джэнь процес1в масового росту 1 роэчинення кристал1в цукру при уварвванн! цукрових утфел1в I кристал1эац!1 в нормативних умовах, та при вду-ванн! пари через порист! елементи вакуум-апарат!в (ВАЦ-600, Яго-
тинський цукровкй завод, сезон 1987-1988р.р.). Експериментальн1 варки проводились при середн1й температур! 75° С, початковому пе-ресиченн! 1,35, що дало змогу пор1вняти к1нетику процес1в -кристал1звц11. Для нормативних.умов а^б.гаИлЮ ,кг/м* *с, аа * =3,4341*10"3,кг/м2 *с, А=б, 1828*10-5",КГ/мг*с, П=1,1829, для умов 1нтенсиф!кац11 продесу а^,9109*10"*,кг/м^с, аг =2,033б*10"3,кг/м* *с, А=1,9482*10 ^кг/м^ас, п=1,434. Встановлено, що в уловах вдувания пари через порист1 элемента конструкцП вакуум-апзрата скоро-чуеться тривзл1сть процесу уварюваяня, п!ДЕишусться питоыз пгвидк1сть масового росту кристал1в цукру, пол1пшуеться 1х гранудо-метричний склад.
Окремо досл1джено питания про використакня в якост1 потенц!алу переносу коеф1ц1ента пересичення, мольно! масовэ! дол1, молярио1 та об'емно! концентрац1й роачиненого цукру. Встановлено, що практично у вс1х випадках, найменш1 в1дхилення роарахункових, зг!дно моделей (35)-(40), величин в1д фактичких е м1н1мальним при використанн1 ко-еф1ц1ента пересичення розчину в якост! пот&нц1ала переносу. Вста-новлено також, цо л1н1йк1 модел1 типу Еертауда-Вадентона (в1дпоз1дае випадку, коли ш=п=1) дають значн1 похибки, як! досяга-ють 96?.. Встановлено, що к1нетика росту 1 розчинення кристал!® цук~ ру в умзвах 1х седиментацИ в грзв1тац1йному пол!, та механ1чного перем!иування розчину не моке бути амодел£сеак^сп1вв1дношеннями типу а*Д*, або що в1дпов1дають к1нетичн1й област1, Запро-г.онован1 методики виэначення коеф1ц!ента шсов1ддач.1 для процес1в псового росту 1 розчинення кристал!в цукру, а також критерШ 1х -припаледност1 до одн!е! а трьох областей: дифуз!йно1, ди-фуз!йно-к1нетичш1, к1нетично1.
8. Практично заетосушлшя результат!!! дстоНдаенэ.
Досл1джено вплив початкового масового вм1сту кристал!в 1 темпе-ратури розчину на штому шеидк1сть масового розчинення: - в умовах накладення на систему в1Срац1йно-рэзонансно! д!1, в рочинах э нэ-високою початковою концентрацию Цпоч=13,0-38,6?., Т=20-85 Крпоч=42,67-52,43% .
У=(0,5516Крпоч-012084Т)-А(1-П)2*10", кг/мг*С, та в роэчинах а п1двиценою початковою концентрация Цпоч«51,7-72,ЭТ., Т=60-85°С, Нрпот=9,94-26,06Х
У=(0,7203Т-1,0215Крпоч)*(1-П);'*10"3 ,кг/м2 *е.
Результата досл1джень вякористан! 1нститутом техн1чно1 тешюф1зики АН У(IТТФ АНУ),при створенн1 технологи та обладнання для клеруван-ня цукру, концеитрування цукрових розчин1в, насичення паток.
Еизначен! параметри к!нетики масового роэчинення кристал1в цукру в умовах эастосування г1дродинам1чно! кав!тац11 (табл.3), в залеж-ност! в1д початкового масового вм1сту кристал1в Крпоч, та числа оберт!в крилъчатки, що генеруе кав1тац1йний режим. Результата досл1джень використан1 в 1ТТФ АНУ при виконанн1 науково-доел1дноI роботи по створе-ню нових клерувальних апарат1в э використанням г!дродинам1чно! кав1тац11.
Таблиця 3
Параметри математично! модел1 к1нетики масового розчинення кристал1в цукру в умовах г!дродинам1чно! кав!тац1!, У«а<*(1-П) , кг/мг*с.
Число оберт1в! крильчатки, I N, об/с 1 Початковий масовий кристал1в, Кро, 2 bmlctl ал*10 , X f кг/м а *с ! 1 п 1 !
125 23,0 49,4089 6,3385
35 36,8В 878,1826 9,5355
128 22,47 9722,3557 14,1057
Розробленн1 математичн1 иодел1 гранулометричного складу кристал1в цукру: в к1нцевому утфел1 II,III кристал1зац!1 i к1нцевих ховтих кристал!в; в угфел1 III кристал1зац11 в момент часу перед його центрифугуванням; в аф1нац1йному утфел1. Результате цих досл!джень використан1 Рос1йським науково-досл1дним 1нститутом цук-рово! промисловост! (РВД1Щ1) для вдосконаленн1 схема кристал1зац1йного в1дд1лення при переробц1 цукрових буряк!в 1з ани-женними технолог1чними кондиц1ями.
Розроблен1 методики розрахунк1в м!н1мально! маси эатравних кристал1в для уварювання цукрових утфел1в в р1зних режимах: .безпе-рервне та перЮдичне п!дкачування сиропу, 1зог1дричний та не1зог1дричний. Результата розробок використан1 на п1дприемствах концерну "Укрцукор" для визначешя разово I порц11 затравних кристал!в. 1 паст, необх!дно1 для уварювання цукрових утфел1в.
Бстановлено, пуз 1нтенсиф1кац1я масового росту кристал1в цукру при уварюванн! цукрових утфел!в I кристая1зацИ в умовах вдувания
пари черва порист1 елементи конструкц11 вакуум-апарат1в в1дбу-васться за рахунок Шдвищення 1нтенсивност1 рекристал1зац11 по ко-ливному механ1зму, дифузП молекул в розчин1, та 1нтенсивност1 процесс перетворення на м1жфазн1й границ1.
Результата розробок використан1 для визначення роам1ру заст1йно! зони в модел1 колонного ВАЕД, шляхом трасування останньо!. II величина складае 13,46Х в1д эагального об'ему.
Математична модель процесу деа1нтеграцИ кристал1в цукру вико-. ристана для визначення оптимального значения середнього лШйного розм1ру к1нцевих дез1нтегрованих криетал1в в стацЮнарних умовах роботи дез1нтеграц1йного обладнання. Рсдробки використан1 п!дприемствами концерну "Укрцукор".
ЗАГАЛЬШ БИСНОЕЯИ I ПРОПСШЦП
1. В результат! акал1эу к1нетичних законом1рностей кристал1зац!1, Пдродинам1ки 1 тепломасопереносу в трьохфазних пол1компоиентних системах доведено, що процеси масового росту 1 розчинення кристал1в цукру, що реал1зуються в промислових умовах, масть стохастичну природу.
2. Науково обгрунтован1 нов1 теоретичк! положения стохастично! к1-нетики процес!в масового росту 1 розчинення промислових кристал1в цукру, 1х гонЮметрП та гранулометричного складу. Визначен1, 1 ма-тематично описан!, зв'язки м!ж параметрами к1нетики та грануломет-ричного складу кристал1в цукру в процесах 1х масового росту 1 розчинення .
3. Досл1джен1 1 анал1тичио описан1 зв'язки м1х основними одном1р-ними диференц1альними функЩями розпод1лу промислових кристал1в цукру, як1 визначаються прийнятою математичною моделлю 1х гон1омет-Р11.
4. Показано, що при виэначенн1 показник1в гранулометричного складу кристал!в цукру э використанням метод1в ситового, м1крофотограф1ч-ного та седиментаЩйного анал!з1в вир1шальний вплив на результата розрахунк!в мають: система оцифровки фракц1й кристал1в та об'ем ви-01рки- на вс! без вийнятку показники; поправки на групування-иа вс1 показники, кр1ы ачисленого середнього Л1.н!йного розм1ру кристал1в; фракц1я найдр1бн1ших кристал1а- на ачислен1 аа л1н1ним роэм1ром 1 ыасою показники, при цьому ця фракц1я не мае вшшву на лШйно-ма-сов1 показники.
5. На основ! узагальнення коы!рчасто! ыатематично! модел! реакто-
р1в 8 ааст1йнши гонами В.В.Кафарова роэроблена методика визначенкя роэм1р1в васт1йних зон секц1й вакуум-апарата Сезперервно! дП, кри-стал1затор!в проточного типу, за даними 1х трасування, яка мохе бути викориотана для удосконалення 1х конструкцП та процес!в уварп-вання 1 кристал1зац11 цукрових утфел1в, в напрямку м1н1м1эац11, або повно! л1кв1дац!1, еаст!йких зон.
6. Розроблгка ыатематична модель процес:г деэ1нтеграц11 кристал1в цукру, що базуетьск на його стохасгкчн1й природ!, застосована п1д-приемствами концерну "Укриукор" в науковс-досл1дних розробках по вдосконаленню стад1! заведения кркстал!в. Стац1онарна модель опти-м1зована для випадку реал1зац!1 процесу на дез1нтеграц1йному облад-нанн1 за величиною «1н1муму числа кристал1в субм1кронних розм!р1в, до 1,0»10 м, мШмальна доля кркстап1в у в1дплв1дн1й фракц11 скла-дае 40,БХ в1д загально! к1лькост1 кристал1в цукру, що дез1нтегру-еться в стац1онарних умовах роботи дез!нтегратора.
7. Запропонован1 методики оЩнювання вкладу рекристал1зац11 по ко-ливному механ1эму в эб1лглення середньо! маси кристал1в, та гранично! маек, такс!, що кохен кристал з масою, б1льшою в1д гранично!, в результат1 росте, а з меншоо- розчинюеться. Методики базуються на розроблених математичнкх моделях росту 1 розчинення кристал1в в умовах д1I ефекту рекристал!зац!1 по коливному механ1зму, розроблених 1 застосованих в умовах, коли в1дом1 дшам1ка числа та грануло-метричного складу кристал!в.
8. Узагальнен1 положения дифуа1йно1 теорП 1 математичнкх моделей росту 1 розчинення монокристал1в на випадок масового росту 1 розчинення кристал1в, як1 апробован1 I реал1зован1 для процес1в масового росту 1 розчинення кристал1в цукру в умовах: седиментацП кристал!в в грав!тац1йному пол1, масового росту 1 розчинення кристал!в цукру при уварки анн! цукрових утфел1в I кристал1зац11. В результат! дос-л!джень вегановлено, що питома швидкЮть масового розчинення кристал! в в умовах застосування г!дродинам!чно! кав!тац11, накладення на систему В1брац1йко-резонанено1 дП переважае таку, пор!вняно з 1накши роаглянутими ф!аичккми умовами, при з!ставлюваних температур! та пересиченн1 розчину.
В. Результат« досл1дження к!нетикя масового розчинення кристал1в цукру в умовах застосування г1дродинам1чно1 кав!тац1!, накладення на систему в1брац1йно-резанансио1 д1! використан! при розробц1 тех-Шчних вимог на виготовлення клерувальних апарат!в Ш1-ПКА-20, Ш1-ПКА-40, та досл!дно-промислового зразка в!брокав!тац!йна1 м!шалк51
С8.54.00.ГО.£Ш для концентрування цукрових розчин1в, касичеиня латок.
10. Показано .чо дообладнання вакуум-апараПв пористими елементами, через як1 вдуваеться пара, дозволяв а 1,5-2,2 рази 8б1лышти питому шв!!дк1сть масового росту кристшпв цукру за рахуиок я1дсилення д11 ефекту рекристал1зад!1 по колнвкому мехак1зму, !ктексиф1кац1Г процесс дифуз11 та фазового перетвореняя на границ! розд,1лу фаз кркс-тал-роэчик.
11. Доведено, цо при розрахунках л1нШгого розм1ру 1 мзси критичного кристал1чного аародка сл1д врахувзти наявн!сть вгшиву дифуз1й-ного масообм!ну в систем1 зародок-розчин на П терыодинам1чний по-тенц1ал, неврахування якого приводить до розб1жностей, що досяга-ють 667. . _ .
12. Доведено, що величина масовоГ дол! кристал!в цукру в меляо!, цо пройшш через отвори сит центрифуги безгсерервно! д1 Г в процес1 центрифугування цукрового утфелю останньо! кристал1эац11, визнача-еться осиовними показниками граиулометричного складу кристал!в цукру в утфел! в момент часу перед йога центрифугуванням, встановден! 1х эалежност1 в1д доброяк!сност1, масового вмЮту сухих рэчовин ! кристзл1в, та температуря утфелк». Результат« розробок використан! РосШським науково-досд1дним 1нститутом цукрово! промисловост1 при вдоскояаленн1 охеш кристал1эац1йного в1дд!лен.чя цукрового заводу при переробц! цукрових буряк!в низько1 техколог1чно1 кондицИ. Бпровадження розробок на Шполянському 1 Ольшанському цукрових заводах дало економ1чний ефект 174,2 тис.крб. в ц1нах 1990 р.
13. Заяропонован1 методики визначення маси разово! порцИ затрав-ливальних кристал1в цукру, необх1дноГ для внесения у вакуум-апараг в момент заведения кристал1в, встановлен1 залежност!'ц!е1 величини в1д фактор!в режиму п1дкзчування сиропу, теплотехн1чних, технолог1-чних, к1нетичяих показник1з процесу уварювання утфеля, та характеристик конструкцП вакуум-апарата.
14. Розроблен1 рекомендацП по дозуванн» аатравлювальних кристал1в цукру використан1 Шдприемствами концерну "У.чрцукор" для вдоскона-лення стадII заведения крпстал!в в процзс! уваривания цукрових утфел! в, при цьому в!дм!чет гбШаетгяя вдходу кристального цуйру за рахунок полЮТзення граиулометричного складу кристзл!в, змениення виробкичих витрат на переробку виток!в, скорочення водяних та соко-вих Шдкачок для роачистки утфел 1в, скорочеаня тршзадост1 циклу уваривания цукрових утфел1в.
Лубл1кадП за темою дксертацП.
1. Куэьменко Б.Б., Штангеев В.О., Гулый И.С., и др. Математическое моделирование процесса массовой кристаллизации чистой сахарозы с целью расчета аппаратуры и оптимизации ее получения//Всесоюзн.науч.-техн. кокф. "Реахимтехника-1", Тез.докл..Днепропетровск, 1982. -с.116-117.
2. Кузшенко Б.В., Штангеев В.О., Гулый И.О., и др. Оптимизация конструкций промышленных кристаллизаторов сахара по главным характеристикам технологического процесса кристаллизации//Семинар-со-вещ."Проблемы оптимизации в машиностроении", Тез.докл..Харьков, 1982. -с. 227.
3. Кузьменко Б.В., Штангеев В.О., Гулый И.С., и др. Математические методы оптимизации конструкций вакуум-аппаратов на основе вероятностного моделирования уваривания сахарных утфэлей//Семинар-совея;. "Проблемы оптимизации в машиностроении",Тез.докл. .Харьков, 1932.-с.295.
4. Кузьмекко Е.В., Штангеев В.О., Гулый И.С. Влияние теплообмена и гидродинамики на формирование фракционного состава кристаллов в стохастических процессах массовой кристаллизации.-В сб.:Теплофизи-ческие процессы в энергетических установках, ИТМО им.А.В.Лыкова АН БССР, Шнек, 1982.-с. 193-197.
5. К вопросу о прогнозировании фракционного состава кристаллов сахара в процессе уваривания сахарных утфелей/Куэъменко Б.В. .Штангеев Е.О.,Гулый И.С., и др. В сб."Вопросы химии и химической технологии" . -Харьков :Вышд школа, 1982, вып.68, с.36-38.
6. Влияние агрегации на фракционный состав кристаллиэукщегося про-дукта/Кузьменко Б.В.,Штангеев В.О.,Гулый U.C., и др.-В сб.:"Вопросы химии и химической технологии.-Харьков:Еьшз школа, 1982,вып.69, с.102-105.
7. Кузьменко Б.В..Штангеев В.О..Гулый И.С., и др. Вероятностно-статистическое описание кристаллизации и гранулометрии кристал-лов//Всесоюзн.семин."Оптимизация сложных систем",Тез.докл.,Винница, 1083.-с.71-73.
8. Кузьменко Е.В..Штангеев В.О., Гулый Я.С., и др. Моделирование массового роста кристаллов в системах с рекристаллизацией по колебательному мехакиаму/УЕсесоюэн.семкн."Оптимизация сложных систем", Тез.докл. .Ешница.1983.-с.76-78.
9. Математическая модель роста кристаллов в процессе мзссовой кристаллизации сахара в вакуум-аппаратах непрерывного цействия/Кузьменко Б.В..Штангеев Б.О..Гулый И.О., и др.-В сб. ^'Вопросы химии и химической. технологии.-Харьков:Вища школа, 1933,вып.70,с.62-67.
10. Влияние инкрустации кристаллов на рабочих поверхностях кристаллизаторов на изменение основных показателей их фракционного состава/Кузьменко Б.В.,Штангеев В.О.,Гулый И.О., и др.-В сб. ^'Вопросы химии и химической технологии,Харьков:Быща тколз,1983, вып.71,с.50-52.
И. Некоторые вопросы кинетики процессов массовой кристаллизации сахарозы./Кузьменко Б.В..Штангеев В.0.,Гулый И.С., и др.-В сб.:"Вопросы химии и химической технологии.-Киев:Еыща школа, 1983, вып.72,с.94-96.
12. Математическая модель роста кристаллов в условиях массовой кристаллизации./Кузьменко Б.В..Штангеев Е.О.,Гулый И.С,, и др. В сб.:"Химическое машиностроение",Киев:Техн1ка,1083,вып.37,с.56-61.
13. Влияние некоторых гидродинамических и тепловых фокторов на основные показатели фракционного состава кристаллов сахарз./Кугь-менко Б.В..Штангеев В.0.,Гулый И.О., и др.-В сб.:"Химическое машиностроение" , Киев:Техн1ка,1983,вып.37,с.62-64.
14. О влиянии структуры поверхности кристаллов на кинетику массовой кристаллизации сахарозы в гетерогенных условиях./Кузьменко Б.В..Штангеев В.О.,Глый И.С., и др.-В сб.:"Пищевая промышленность", Киев:Техн1ка, 1983,вып.29, с.17-20.
15. Особенности конструирования и расчета утфельных вакуум-аппаратов. /Кузьменко Б.В..Штангееза Н.И.,Гулый И.О., и др.-В сб.:"Пищевая промышленность",Киев:Техн1ка,1934,N2(120),с.27-28.
16. Об изменении основных показателей фракционного состава кристаллов при массовой кристаллизации./Кузьменко Б.В..Штангеев В.0.,Гулый И.О., и др.-Известия ВУЗов СССР.Пищевая■ технология, 1983, Н4, с. 83-85.
17. Гулый И.О., Кузьменко Б.В,, Штангеева Н.И., и др. Математические методы описания гранулометрического состава кристаллов в процессе их промышленного производства./III Всесоюзн.конфер, по массовой кристаллизации и кристаллизационным методам разделения смесей.-Тез. докл.-Черкассы: 1985.-с. 20-22.
18. Кузьменко Б.В., Цербаткк А.Г..Штангеев В.О., и др. Измерзни» температуркой депрессии в процессе кристаллообразования.// У
Всесоюзн. конфер."Состояние и перспективы развития средств измерения температуры":Тез.доки.-Львов:1984,с.84-85.
19. Кузьменко Б,Б., Лагода В.А., Гулый А.И. Закономерность роста кристаллов при периодических колебаниях пересыщения.//II Всесоюзн,конфер."термодинамика необратимых процессов и ее применение" :Тез.докл.-Черновцы:1954,с.164-165.
20. Кузьменко Б,В., Лагода В.А., Гулый Ч.С. Вероятностно-статистическое описание переноса массы в кристаллизующихся системах, осиоп-некних рекристаллизацией ■ по колебательному механизму.//!I Всесоюзн.конфер."Термодинамика необратимых процессов и ее применение" :Тез.докл.-Черновцы,1934,с.166-167.
21. Кузьменко Б.В., Лагода В.А., Гулый А.И. Моделирование физических процессов при разрядах в электрических полях высокой частоты в кристаллизующихся системах.//IY Всесоюзн.симпоз. по плазмохимии: Тез.докл.-Днепропетровск,19S4,с.218-219.
22. Кузьменко Б.В., Гулый И.О., Лагода В.А. Пути совершенствования кристаллизационного оборудования для промышленного производства сахара. //Всесоюзн.конфер."Пути совершенствования процессов и оборудования для хранения и транспортирования продуктов питания": Тез. докл. , М.:1934,с.191.
23. Математическая модель классической гранулометрии кристаллов. /Кузьменко Б.В..Штакгеев В.0.,Лагода В.А., и др. В сб. ^'Математические модели технологических процессов в цветной металлургии с применением УЦНМ",Донецк:Изд-ео ДГУ,1984.-с.85-94.
•24. Математическое моделирование гранулометрического состава кристаллов./Кузьменко В.Е.,Гулый И.С. .Лагода В.А., и др. В сб.-."Химическая технология",-Киев: Техн 1 кз Д 984, с.27-29.
25. К тепловому расчету вакуум-аппаратов./Кузьменко Б.В.,Гулый И.С.Дербатж А.Г., и др.,Сахарная промышленность,1984,Кб,с.5Я-ЕЗ.
26. Расчет кристаллогенератора непрерывного действия./ПетрувевскиЛ В.Б.,Геращенко В.Н. .Кузьменко Е.Е,, к др.-Сахарная промышленность, 1934,N2,С.52-53.
27. Взаимосвязь кинетики массовой кристаллизации и основных показателей фракционного состава сахарных утфелой./Кузьменко Б.В.,Штаи-геев В.О..Гулый И.С., и др.-Известия ВУЗов СССР.Пищевая технология, 1984, N1, с Л 0?.-105.
28. Кузьмеига Б.В., Штакгеев В.О., Гулый И.С., и др.Математическое моделирование процесса кристаллизации сахара./Есисонзн.научн.-тгхн. конфер. "Реахиытехника-2": Тез. докл. -Днепропвтропск: дети, 1985. о. 4 - 6.
29. Кузьменко Б.В., Штангеев S.O., Гулый К.С. Математическое моде-лироваш!е реальной гониометрии кристаллов сахара.//Есесоюзн.научи .-техн.конфер."Реахимгехника-2":ДХТИ Лез.докл.-Днепропетровск, 1985.-с.4-6.
30. Кузьменко В.В., Штангеев В.О., Гулый И.О., и др. Взаимосвязь тепло- и массообмена в процессе испарительной кристаллизации. //Всесоюзн. научн. -техн.конфер."Повышение эффективности, совершенствование процессов и аппаратов химических производств" :Теэ.докл.- Харьков,ХПИ,1985.-с.41-42.
31. Вероятностно-статистические методы моделирования процессов массовой кристаллизации и гранулометрии кристаллов./Кузьменко Б.В..Штангеев В.О., Гулый И.С.В сб.:"Вопросы химии и химической технологии", Киев :Еьща школа, 1985, вып. 75, с. 53-59
32. Особенности совместного растворения кристаллов при кипении суспензий./Кузьменко Б.В.,Купчик Л.А.,Гулый А.И., и др.В сб.¡"Вопросы химии и химической технологии",Харьков :Бща школа,1935,вып.77, с.60-61.
33. Особенности рекристаллизации по колебательному механизму./Кузьменко Б.В..Степанец Л.Ф.,Гулкй А.И., и др.В сб.:"Еспросы химии и химической технологии",Киев:Выша школа, 1985,вып.78,С.101-105.
34. Статистический и вероятностный методы исследования процессов массовой кристаллизации и гранулометрии кристаллов./Кузьменко Б.В..Штангеев В.О.,Гулый И.С., и др.В сб.:"Химическое машиностроение", Киев: Техн! ка, 1984, вып. 41, с. 71-75.
35. Вероятностные аспекты гидродинамики, теплообмена, рециркуляции и рекристаллизации в процессе массовой кристаллизации сахара./Кузьменко В.В..Штангеев В.О.,Гулый И.О., и др.В сб.:"Вопросы химии и химической технологии",Харьгеов:Вьща икала",1986,вып.80,с.7-10.
36. Массообменные показатели рекристаллизации сахарозы./Кузьменко Б.В.,Лагода В.А.,Гулый А.И., и др.В сб.:"Вопросы химии и химической технологии".Харьков :Вы!ца школа, 1986,вып.81,с.117-118.
37. Некоторые вопросы микрокинетики роста кристаллов в процессе массовой кристаллизации./Кузьменко В.В.,Лагода В.А.,Гулый А.И., и др.В сб.:"Еопросы химии и химической технологии",Харьков:Выща школа, 1986,вып.82,с.63-65.
38. Проблеш гранулометрии и фракционного состава рзалшгых кристаллов./Кузьменко Б.В.,Купчик Л.А.,Гулый А.И., и др.В ей.¡"Химическое машиностроение" ,Киев :Техя 1ка, 1985, выя. 43, с. 132-БВ.
39. Стандартизация фракционного состава товарного сахара-песка на основе унификации методов ситавого анализа./Кузьменко Б.В.,Петриченко А. Б. В сб.'."Сахарная и крахмалопаточная промышленность" ЩИ ТЭИПищепром, вып.2(серия 3),1986,с.4-6.
40. Технико-экономический анализ процесса уваривания сахарных ут~ фелей со стандэртизоваными факторами гранулометрического состава кристаллов сахара-песка./Кузьменко Б.В.Петриченко А.Б.В сб. .'"Сахарная и крахмалопаточная промышленность",Ы.:ЦНИИТЭИПищепром,вып.3 (серия 3),1986,с.3-4.
41. Кузьменко Б.В.,Лагода В.А. Особенности расчета интенсивных кристаллизаторов охладительного типа.//Всесовэн.соЕещан."Химтехни-ка- 86":Тез.докл.,Сумы, СФХПК.с.23-24.
42. Кузьменко Б.В.,Лагода В.А. Научные основы расчета и конструирования интенсивных кристаллизаторов испарительного типа. //Всесоюэн. совещан."Химтехш1ка-86".'Тез.докл. .Сумы, СШШ, 1986, с. 31-32.
43. А.С.М1330158/СССР/Крисгаллизатор непрерывного действия/Щерба-иок А.Г.,Гулый й.С..Бирюков И.В.,Хиврич Б.И..Кузьменко Б.В.,Штанге-ев В.О.//Б.И.1987.
44. Взаимосвязь между тепло- и массообменом в процессе испарительной кристаллизации//Куэьменко Б.В.,Лищук Ф.В.,Гулый И.С.В сб.¡"Химическое машиностроение", Киев:Техн1ка,1987,вып.46,с.47-51.
45. Кузьменко Б.В..Штангеева Н.И.,Лагода В.А.Прямая и обратная задачи в вопросах кинетики массовой кристаллизации.//Y11 Республ.кон-фер."Повышение эффективности, совершенствование процессов и аппаратов химических проиаводсгв":Тез.докл.,ЛьЕОв,1988,с.115.
46. Липсмонов Д.В..Кузьменко Б.В. Испытания клеровочного аппарата Ш1-ПКА-20 на Яготинском сахарном заводе им.Ильича//Научн.-тех-нич.конфер."Вопросы повышения эффективности сахарного производства": Тез.докл.,Яготин,Киевской обл..1989,С.91-92.
47. Штангеев В.0.,Кузьменко Б.В. Исследование кинетики растворения желтых Сахаров в процессе получения концентрировакых клеровок.//Республ.научн.-техн.конфер."Интенсификация технологий и совершенствование оборудования перерабатывающих отраслей АПК":Тез.докл.,Киев, 1989,с.24.
48. Штангеева Н.И..Кузьменко Б.В. Влияние флуктуации скорости роста кристаллов на кинетику кристаллизации сахара в условиях неоднородности полей теплофизических параметров.//Республ.научн.-тех-нич. конфер."Интенсификация технологий и совершенствование оборудо-
вания перерабатывающие отраслей АПН" : Тез. докл. : Клев, 1989. -с. 39-40.
49. Штангеев В.О..Куэьменко Б.В.,Гулый И.С.Математическое моделирование промышленной кристаллизации сахара в процессе уваривания сахарных утфелей первой и второй ступеней.//Всесоюзн.научи, -техн .конфер ."Реахимтехника-3" -.Тез .докл. Черкассы, 19S9 .-с. 168-169
50. Куэьменко Б.В.,Штангеева Н.И.,Лагода В.А. Стандартизация и унификация методов оценки фракционного состава кристаллов на основе . математического моделирования их распределения по размерам .//Всесоюзн.научн.-техн.конфер."Реахимтехника-3":Тез.докл..Черкассы, 1989. -с. 177-178.
51. Куэьменко Б.В..Штангеев В.О.,Кудрин В.К.Повышение эффективности работы испарительнр-циркуляционных вакуум-кристаллизаторов периодического действия на основе интенсификации рекристаллиэацион-, ной обработки.//Всесоюзн.совещан."Повышение эффективности и надежности машин и аппаратов в основной химии": Тез.докл..Сумы, СФХПИ, 1989.-с .124.
52. Куэьменко Б.В..Штангеева Н.И.,Лагода В.А. Повышение эффективности работы оборудования, для растворения кристаллов в условиях многоступенчатой кристаллизации на основе оптимизации математических моделей процесса растворения кристаллов различных веществ. //Всесоюзн. совещэн."Повышение эффективности и надежности машин и аппаратов в основной химии":Тез.докл.,Сумы,СФХПИ,19а9.-с.123.
53. Штангеев В.0.,Куэьменко Б.В. Принципы стохастической кинетики роста и растворения кристаллов.//Материалы Всесоюзн.семинара по те-opim и практике кристаллизации Научного Совета АН СССР по проблеме "Теоретические основы химической технологии",Брянск,БГПИ,1990-о.30-35.
54. Штангеев В.О. .Кудрик В.К. .Куэьменко В.В. Метод -определения линейных скоростей роста кристаллов при массовой кристаллизации в условиях близких к равновесным.//IY Всесоюзн.конфер. по массовой кристаллизации и кристаллизационным методам разделения смесей : Тез. докл,, Иваново ,ЮСТИ, 199Q. -с. 15.
55. Немчин А.Ф.Депкин В,И.,Куэьменко Б.В., и др.Аппарат для массового растЕорения кристаллов с использованием гидродинамической кавитации.//!Y Всесоюзн.конфер. , по массовой кристаллизации и кристаллизационным методам разделения смесей:Тез.докл..ИвановоЛЕСТИ, 1990.- с.94.
56. Штангеев В.О..Куэьменко Б.В.Механизм, и кинетика массового роста и растворения кристаллов сахара в условиях перемешивания я
свободного осаждения.//1У Всесоюзн.конфер. по массовой кристаллизации и кристаллизационным методам разделения смесей:Тез.докл..Иваново, 1990.-с.34.
•5?. Кузьменко Б.В.,Аникеев Ю.В. .Штангеева Н.И. Развитие методов стохастического моделирования при проектировании:кристаллизаторов, обеспечивающих требуемый гранулометрический состав кристаллов сзха-ра; аппаратов для растворения кристаллического продукта низших ступеней кристаллизации./71У Всесоюзн.конфер. по массовой кристаллизации и кристаллизационным методам разделения смесей:Тез.докл..Иваново, ИХТИ,1990.-с.85.
58. Аппараты -ПКЛ-20,И!-ПКА-40 для растворения Сахаров второй, третьей ступеней кристаллизации и сахара-сырца.//Куэьменко Б.В., Штангеев В.О.,Немчин А.Ф., и др. В сб.¡"Ресурсосберегающая технология свеклосахарного производства с применением химических веществ и прогрессивных методов ведения технологических процессов.-Киев, ВНИ-ИСП,1990.-С.140-145.
59. Новый клеровочный аппарат.//Штангеев В.О..Кузьменко Б.В.,Нем-чин А.Ф., и др.-Сахарная свекла¡производство и переработка,N5,1990.- с.34-36.
60. Кузьмекко Б.В.Депкин В.К.,Штангеев В.О., и др.Энергосберегающие возможности использования гидродинамической кавитации в производстве кристаллических веществ.//Научн.-технич.конфер."Проблемы экологии и ресурсосбережения.Экоресурс-1":Тез.докл..Черновцы, ЧТУ,1990.-с.123.
•61. Массовый рост и растворение кристаллического сахара в разных режимах.//Штангеев В.О..Кузьменко Б.В.,Завадовская Э.Г.-Сахарная свекла:производство и переработка,N3,1991.-е.54-56.
62. Кузьменко Б.В..Штангеев В.О..Мирончук В.Г. Вывод уранений кристаллообразования на основе методов неравновесной статистической термодинамики.//Республ.научк.-техн.конфер."Разработка и внедрение высокоэффективных ресурсосберегающих технологий, оборудования и новых видов пищевых продуктов в пищевую и перерабатывающие отрасли АПК":Тез.докл.,Киев ДТИПП,1991.-с.11.
63. Кузьменко Б.В..Штангеев В.О.,Шрончук В.Г. Интенсификация процесса клерования сахара.//Республ.научн.-техн.конфер."Разработка и внедрение высокоэффективных ресурсосберегающих технологий, оборудования и новых видов пищевых продуктов в пищевую и перерабатывающие отрасли АПК".-Тез.докл.,Киев,КТИПП, 1991.-е. 13-14.
64. Кузьменко В.В.,Штангеев В.О..Мирончук В.Г., и др. Новые техно-
логин и оборудование для растворения сахара.//Y Всесоюан.научн.кон-фер."Механика сыпучих сред":Тез.дскл.,Одесса,ОПШ, 1991.-с.223.
65. Кузьменко Б.В. .Штзнгеева Н.И. .Мирончук В.Р. и др.Влияние фракционного состава кристаллов сахара на процессы его промышленного производства и хранения.//Y Есесоюан.научн.конфер."Механика сыпучих сред":Тез.докл.,Одесса,ОТШП, 1991.-с.224.
66. Кузьменко Б.В..Штангеев В.О. Системный анализ теплопотребле-ния, тепло- и тспливосбере.чения в условиях свеклосахарного проиэ-ЕодстЕа. //Всессюзн.научн.-технич.конфер."Проблемы энергосбереже-ния":Тез. докл. ,Ки<?в,ИЛЭ ДНУ,1991 .-с.97.
67. Кузьменко Б.В. ,1£таягеев В.О. .Мирончук В.Г. Математическое моделирование баланса теплопотребления в условиях свеклосахарного производства с целью решения задач управления энергопотреблением и энергосбережением.//Всесоюэн.науч.-технич.конфер."Проблемы энергосбережения": Тез. докл.,Киев, 1ШЭ ДНУ,1991.-с.93.
68. Кинетика процесса массового растворения кристаллов в условиях низкочастотных колебаний и Еиброрезонанса с целью минимизации его энергопотребления./Кузьменко Б.В..Штангеев В.0.,Немчин А.Ф., и др. В сб.:"Проблемы энергосбережения",Киев:Наукова думка,выл.7,1991.-с.98-103.
69. Энергосберегающие возможности гидродинамической кавитации в процессе промышленного растворения • кристаллов./Кузьменко Б.В., Штангеев В.О. ,Немчин А.Ф., и др. В сб. .-"Проблемы энергосбережения", Киев:Наукова думка,1991.-е.63-67.
70. Стохастическое описание процессов массового роста и растворения кристаллов при проектировании технологического оборудования. /Кузьменко Б.В.,Штангеева Н.И. В сб."Техника и технология сыпучих материалов",1991, Иваново.-с.132-137.
71. Кузьменко Б.В., Штангеев В.О.,Немчин А.Ф.,Щепкин В.И. Интенсификация процесса клерования сахара.-М. ¡АгроНИИТЭШШ, 1992,40с.
72. Принципы стохастической кинетики массового роста и растворения кристаллов сахара./Кузьменко Б.В..Штангеев В.О.-Сахарная промышленность, N2,1992.-с. 18-20.
73. Регулирование процесса уваривания утфелей./Кузьменко Б.В..Штангеев В.О.-Сахарная промышленность,N5,1992.-с.17-18.
•74. Кузьменко Б.В., Гринчук И.Ы., Штангеев В.О., и др. Особенности кинетики уваривания утфеля I кристаллизации //Сахарная промышленность, N 2, 1994.- С.28-29,
75. Кузьменко Б.В., Штангеев В.О., Сущекко А.К., и др. Гранула-
метрический состав кристаллов II и III кристаллизации //Сахарная промышленность, N 5-6, 1993.- с.28-29.
76. Новая оценка размера критического кристаллического зародыша./Кузьменко Б.В..Штангеев В.О..Мирончук В.Г.,Гулый И.С.-В1сник аграрно! науки,N8,1992.-с.43.
77. Уточнение уравнений кристаллообразования в пересыщенных растворах. /Кузьменко Б.В..Штангеев В.0.,Мирончук В.Г.-В сб.:"Проблемы энергосбережения, Киев.-Наукова думка,вып.И, 1993.-с.67-68.
78. 1улий I.С..Кузьменко Б.В.,Мирончук В.Г. Визначення розм1ру заст1йних эон вакуум-апарат1в безперевно! дП .//М1жнародна науково-техн.конфер."Розробка та впровадження нових технолог1й 1 обладнання у харчову та переробн! галуэ1 А1К";Теэ.допов.,Ки1в, КТ1ХП.1993.-о.70-71.
79. Грикчук I.Ы.,Кузьменко Б.В..Штангеев В.О. К1нетика масового росту кристал!в цукру у вакуум-аларатах 1 кристал1зац11 при застосуванн1 пористих едемент1в.//М1жнародна . науково-техн.кон-фер."Розробка та впровадження нових технолог1й 1 обладнання у хар-чову та переробн1 галуз1 АПК":Тез.допов.,Ки1в, КТ1ХП, 1993.-с.75-76.
80. Кузьменко Б.В., Шрончук В. Г., Гудий I.C. Методика розрахунку параметр1в к1нетики масового росту та розчинення кристал!в цукру // Цукор Укра1ни, N 2, 1994.- с.15-17.
81. Кузьменко Б.В., Гулий I.C. Ыатематичне моделювання к1нетики процес1в масового росту та розчинення кристал1в цукру//Науков1 пра-ц1 УкраШського державного ун1верситету харчових технолог1й, N 1, 1993.- с.37-46.
82. Кузьменко Б.В. Математическое моделирование и оптимизация процесса уваривания сахарных утфелей. Автореф.дисс.канд.техн.наук, Киев, КТШП, 1985.- 22 с.
83. Кузьменко Б.В., Карпенко В.А., Штангеев В.О. Энергетические оценки процесса уваривания сахарных утфелей на твердопластичных затравочных пастах//"Твердотошшвные энергетические технологии", тез. докл.научно-техн.семинара "Проблемы преобразования энергии и рационального использования органического топлива в энергетике", Киев, 1992.- с. 27-28.
84. Кузьменко Б.В., Карпенко В.А., Штангеев В.О. Оценка энергетических характеристик процесса дезинтеграции кристаллов сахара по данным оптимизации его стохастических моделей//"Твердотопливные энергетические технологии", тез.докл.научно-техн.семинара "Проблемы
преобразования энергии и рационального использования органического топлива в энергетике", Киев, 1992.- с. 26-27.
85. Кузьменко Б.В., Гулий I.C., Купчик Л.А. Експериментальне дос-л1дження рекристал1зац1! за коливальним механ1эмом.- Допов1д1 Нац1-онально! Академ11 Наук Укра1ни, 1995, N 1,сер1я-ф1зика, с.60-62,
86. Кузьменко Б.В., Гулий I.C. Математичне моделювання процес!в за-родження, масового росту та розчинення кристал1в,- Допов1д1 НацЮ-нально! АкадемП Наук Укра1ни, 1995, N 2,сер1я-ф1зика, с. 65-67.
АННОТАЦИЯ
Кузьменко Б.В. Математическое моделирование процессов роста и растворения кристаллов сахара в промышленных условиях.
Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.18.12- Процессы и аппараты пищевых производств, Украинский государственный университет пищевых технологий и Украинский научно-исследовательский институт сахарной промышленности, Киев, 1995 г. .
Защищается диссертация, содержащая результаты теоретических и экспериментальных исследований процессов массового роста и растворения кристаллов сахара в промышленных условиях. Разработаны положения 'теории и матемаютеские модели этих процессов с учетом стохастической кинетики кристаллизации и гониометрии промышленных кристаллов сахара.'
Найдены взаимосвязи между основными типами одномерных функций распределения кристаллов го размерным характеристикам, а также между параметрами кинетики кристаллизации и показателями гранулометрического состава.
Результаты исследований использованы при разработке новых, усовершенствовании существующих технологий и оборудования для реализации кристаллизационных процессов в условиях свеклосахарного производства.
Ключевые слова: кристаллы, рост, растворение, стохастический процесс, сахар.
RES0ME
B.Y.Kuzntenko. The mathematical modelling of processes of sugar crystals growth and dissolving in industrial conditions.
.The thesis for degree of Doctor of Technical Sciences, Specialization 05.18.12- processes and apparats of food productions,Ukrainion State University of Food industry,Ukrainian State and Research Institute of Sugar Industry.
The thesis representing the results of theoretical and experi-. mental researches in the processes of sugar crystals mass growth and dissolution in industrial conditions is defending.
The theoretical thesises and mathematical models of above mentioned processes are elaborated with consideration the stohastic kinetics of crystallization and goniometry of industrial sugar crystals.
The relationships between the main types of one-dimensional functions and crystal size distribution, also the crystallization kinetics parameters and grade indexes are determined.
The results of above mentionc.-" researches are applied for development the new and improvement of the existing types of technologies and equipment to conduct the crystallisat ion process in industrial conditions of sugar production.
Key words: crystalls, growth, dissolution, stochastic prooess, sugar.
1-2476
-
Похожие работы
- Разработка способы получения концентрированных клеровок желтых сахаров сиропов и их уваривания
- Математическое моделирование и оптимизация процесса уваривания сахарных утфелей
- Совершенствование технологии получения утфеля первой кристаллизации
- Разработка установки для кристаллизации лактозы с воздушным охлаждением и подогревом
- Разработка эффективной технологии уваривания утфеля первой кристаллизации
-
- Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства
- Технология зерновых, бобовых, крупяных продуктов и комбикормов
- Первичная обработка и хранение продукции растениеводства
- Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств
- Технология сахара и сахаристых продуктов
- Технология жиров, эфирных масел и парфюмерно-косметических продуктов
- Биотехнология пищевых продуктов (по отраслям)
- Технология виноградных и плодово-ягодных напитков и вин
- Технология чая, табака и табачных изделий
- Технология чая, табака и биологически активных веществ и субтропических культур
- Техническая микробиология
- Процессы и аппараты пищевых производств
- Технология консервированных пищевых продуктов
- Хранение и холодильная технология пищевых продуктов
- Товароведение пищевых продуктов и технология общественного питания
- Технология продуктов общественного питания
- Промышленное рыболовство
- Технология биологически активных веществ