автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Оптимизация процесса и расчет систем аппаратов удаления жидкой фазы из суспензий и дисперсных материалов

На правах рукописи

Для служебного пользования

Экз. № <£_

МУХТАРОВ Януш Сабировнч

ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА И РАСЧЕТСИСТЕМ АППАРАТОВ УДАЛЕНИЯ ЖИДКОЙ ФАЗЫ ИЗ СУСПЕНЗИЙ И ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ

05.17.08- Процессы и аппараты химической технологии

АВТОРЕФЕРАТ днссертацш из соискание ученой степени докп эра технических наук

Москва, 2000

Работа выполнена на кафедре переработки древесных материалов Казанск государственного технологического университета и Альметьевском нефтяном институте

Научный консультант - доктор технических наук, профессор

Голубев Лев Германович

Официальные оппоненты: - доктор технических наук, профессор

Муштаев Виктор Иванович

- доктор технических наук, профессор Реутский Валентин Андреевич

- доктор технических наук, профессор Меньшиков Владимир Викторович

Ведущая организация - Казанский научно-исследовательский институт

химических продуктов

Защита состоится « 28_» декабря 2000г. в на заседании диссе ционного совета Д 053.25.02 при Московском государственном текстиль университете по адресу: Мсс^Ё^ у/, • А. АЬ^уже^Л,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского г дарственного текстильного университета.

Автореферат разослан «

» 2000г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Экономическая обстановка обуславливает необходимость подъема российских производительных сил, создания дешевой, качественно не уступающей импортным образцам, продукции химической промышленности. В этой ситуации разработка любого технологическог о процесса должна быть ориентирована на создание максимально экономичного и в то же время эффективного аппаратурного оформления вне зависимости от того, изготавливается ли оборудование вновь или технологическая линия монтируется из серийно выпускаемых аппаратов. Решение этой задачи должно достигаться как путем применения методов оптимальноУо расчета проектируемой (модернизируемой) системы аппаратов и оптимального управления процессом, так и разработки новых высокоэффективных машин и аппаратов химических производств. В полной мере это относится и к такому энергоемкому процессу, как удаление жидкой фазы из дисперсных материалов.

Актуальность проблемы. На ряде производств целевой продукт, выходящий из реакционной зоны, разбавлен жидкой фазой, т.е. представляет собой суспензию или высоковлажный дисперсный материал. Для удаления жидкой фазы из таких продуктов применяются различные виды механической и тепловой обработки. Весьма эффективной и широко распространенной в промышленности является двустадийная обработка, заключающаяся в предварительном механическом обезвоживании исходного материала с последующей сушкой, причем удаление части свободной влаги может быть произведено в аппарате предварительной сушки с активным гидродинамическим режимом, а окончательное обезвоживание - в аппарате досушки. Таким образом, речь идет о некотором комплексе аппаратов удаления жидкой фазы из суспензий и высоковлажных дисперсных материалов, который с точки зрения системного анализа может быть квалифицирован как химико-технологическая система.

РОССИЙСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ БИБЛИОТЕКА

По определению же химико-технологической системы (ХТС), элемент!, системы функционально связаны между собой, следовательно, достичь экон мически наиболее эффективной работы комплекса возможно лишь при анал функционирования системы в целом.

Однако анализ литературных источников, рассматривающих процесс ol воживания в комплексе аппаратов, показал незначительность количества пу ликаций, рассматривающих проблему совместного функционирования аппа| тов механической обработки и сушки в экономическом аспекте, ее малоизуч ность.

Таким образом, разработка методики расчета комплекса аппаратов удал ния жидкой фазы из суспензий и высоковлажных дисперсных материалов, б зирующейся на системном подходе и позволяющей определить экономичен наиболее рациональные режимы функционирования комплекса в целом, рас считать оптимальные конструктивные и режимные параметры элементов си* темы, представляется актуальной и имеющей важное народнохозяйственное значение. Столь же актуальной является задача разработки высокоэффектив аппаратов удаления жидкой фазы из суспензий продуктов отрасли, одновременно обеспечивающих соблюдение требований технологического регламен Цель работы. Развитие методологических принципов системного под* да применительно к теоретическим исследованиям процессов удаления жидь фазы из суспензий и дисперсных материалов с последующей реализацией ре зультатов для решения конкретных задач оптимального расчета систем аппз тов механического обезвоживания и сушки.

В соответствии с вышеизложенным решались следующие основные зад; исследований и разработок:

- анализ структуры и функционирования систем, содержащих аппараты удаления жидкой фазы из суспензий и высоковлажных дисперсных материал - разработка принципов расчета оптимального состава систем аппара удаления жидкой фазы, оптимизации конструктивных и режимных парамет ее элементов;

- разработка конструкций высокоэффективных аппаратов удаления жидкой фазы;

- разработка инструмента экономико-математического анализа функционирования систем аппаратов удаления жидкой фазы;

- разработка необходимых для оптимального расчета математических моделей и методик расчета процессов удаления жидкой фазы;

- экспериментальные исследования процессов механического обезвоживания и сушки;

расчет оптимального аппаратурно-технологического оформления процессов удаления жидкой фазы с практической реализацией результатов исследований и разработок.

Научная новизна. Разработана методологическая основа расчета оптимального состава систем аппаратов удаления жидкой фазы из суспензий и высоковлажных дисперсных материалов, учитывающая особенности протекания процессов в комплексе аппаратов и базирующаяся на сквозном оптимизирующем параметре - переходном влагосодержании продукта. Разработан метод оценки эффективности исследуемых процессов по предложенному критерию эффективности, развернутому в комплексную целевую функцию.

Разработана математическая модель процесса центробежного фильтрования концентрированных систем в тонком слое, атак же впервые математически описан процесс сушки в центробежном кипящем слое

Установлен механизм процесса сушкн дисперсных материалов от двойной взаимонерастворимой жидкой смеси при комбинированном (кондуктивно и перегретым острым паром) подводе тепла.

Предложены развернутые целевые функции для экономико-математического анализа ряда процессов удаления жидкой фазы.

Разработаны и исследованы конструкции аппаратов механического обезвоживания и сушки для ряда спецпроизводств и смежных отраслей промышленности.

Практическая ценность. Разработаны конструкции аппаратов механического обезвоживания и сушки, в том числе центрифуг с регенерируемой поверхностью фильтрования, воздушных центрифуг, сушилок с центробежным кипящим слоем, высокая эффективность которых подтверждена экспериментальными исследованиями. Выданы конкретные рекомендации по их применению в зависимости от влагосодержания, дисперсного состава, адгезионно-когезионных и специальных свойств обрабатываемых продуктов.

Разработана методика расчета оптимального состава систем аппаратов удаления жидкой фазы, позволяющая получить оптимальные конструктивные и режимные параметры их элементов. Методика может быть применена как при проектировочных расчетах процессов удаления жидкой фазы, так и при модернизации существующих технологических линий.

Реализация работы. В результате теоретических и экспериментальных исследований, конструкторских разработок были изготовлены комбинированный аппарат центробежного фильтрования, гранулирования и сушки суспензии кормовых дрожжей (Волжский гидролизно-дрожжевой завод); фильтрующая центрифуга с инерционной выгрузкой осадка для среднезерненых полимерных материалов ( Казанский НИИ химических продуктов ).

Методика расчета процессов и аппаратов удаления жидкой фазы внедрена на Янгиюльском масложиркомбинате ( Узбекистан ), Казанском ПС «Тасма», использована при проектировании исходных данных ПО « Алтай-химпром», передана Казанскому НИИ химических продуктов, использован; для оптимального расчета намеченного к модернизации комплекса аппарато! по обезвоживанию шлама гальванических производств на предприятии «ПО ЗИС».

Автор защищает. 1.Результаты развития декомпозиционно гипотетического принципа в качестве методологической базы для оптимально го расчета систем аппаратов, содержащих комплексы установок удаления жид кой фазы из суспензий и дисперсных материалов и методику выбора оптималь

ной системы аппаратов удаления жидкой фазы с помощью критерия эффективности, базирующегося на технико-экономических показателях процесса.

2. Результаты разработки аппаратурного оформления процессов удаления жидком фазы и их математического моделирования, в том числе: центробежного фильтрования концентрированных систем в тонком слое; сушки дисперсных материалов в первом периоде в центробежном кипящем слое; сушки от двойной взаимонерастворимой жидкой смеси при комбинированном (кондуктивно и перегретым острым паром) подводе тепла.

3. Результаты экономико-математического исследования процессов удаления жидкой фазы и их экспериментальных исследований.

4. Результаты практической реализации работы в народном хозяйстве.

Апробация работы: Основные результаты работы докладывались на конференции Проблемного Совета ТОХТ РАН (2000); И, III Минских Международных Форумах по тепломассообмену (1992, 1996); конференции Российского химического общества им. Д.И. Менделеева «ПАХТ и химическое машиностроение» (1999); Международной конференции молодых ученых по химии и химическойЧехнологии МКХТ - 99 (1999); Международных конференциях: «Методы кибернетики химико-технологических процессов» (КХТП - 99) (Казань, 1999); «Теория и практика фильтрования» (Иваново, 1998), «Heat and Masstransfer in Technological processes» (Юрмала, 1991); Всесоюзных и Всероссийских конференциях: ВСМ (Соликамск, 1984), «Реахимтехника-3» (Черкассы, 1989), « Динамика процессов и аппаратов химической технологии» Воронеж, 1990), «Химтехника-88» (Чимкент, 1988), «Разработка прогрессивных способов сушки различных материалов» (Черкассы, 1987), «Совершенствование техники, технологии сушки сельскохозяйственных продуктов в соответствии с Продовольственной программой» (Полтава, 1984), «Дальнейшее совершенствование теории и технологии сушки» ( Чернигов, 1981), «Интенсификация тепло-и массообменных процессов в химической технологии» (Казань, 1982-1984), «Математическое моделирование сложных химико-технологических систем»

(Казань, 1988), на Республиканских и межвузовских конференциях и конференциях Казанского государственного технологического университета.

Публикации. Содержание работы отражено в 63 печатных работах. По результатам выполненных исследований получено 28 авторских свидетельств.

Объем и структура работы. Работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованной литературы из 166 наименований и приложений. Работа изложена на 261 странице, содержит 63 рисунка.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована ее цель, указаны научная новизна и практическая значимость работы, а также основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрено функционирование систем аппаратов удаления жидкой фазы с позиций системного анализа с обозначением аппаратов, входящих в комплекс, как технологических элементов. При этом аппарат механического обезвоживания как технологический оператор представляет собой оператор разделения, а сушилки - операторы массообмена . Приняв, что функционально сушилки могут быть классифицированы как операторы разделения, можно выстроить однотипную операторную схему процессов удаления жидкой фазы (рис. 1).

ж ж ж

Рис.1

Показано, что компоновка схемы, приведенной на рис. 1, может быть различной. Проанализированы следующие возможные варианты компоновки сис-

тем аппаратов обезвоживания: 1)«1-2-3»; 2) «1-2»; 3) «1 — 3»; 4) «2 - 3»; 5) «1 - 3 - 2» (1 - аппарат механической обработки, 2 ~ сушилка с активным гидродинамическим режимом, 3 - аппарат досушки), приведены конкретные примеры компоновки систем для различных групп материалов. Указано, что на состав системы влияют характеристики дисперсной и дисперсионной фаз существующие условия производства, наличие простаивающего оборудования (что важно для конверсированных предприятий отрасли), финансовые возможности предприятия, традиции отрасли. Конкуренция возможна как между различными вариантами гипотетических технологических систем, так и в пределах одной схемы при варьировании параметров функционирования аппаратов, в нее входящих.

Схема позволяет свести многообразие возможных технологических связей анализируемой системы к единой - последовательной, сократить число учитываемых при анализе независимых переменных и без большой потери точности в качестве сквозного для всей системы оптимизирующего параметра назначить влагосодержание (влажность) материала. Тогда вопрос оптимального расчета системы аппаратов обезвоживания сводится к определению оптимальных, с точки зрения критерия эффективности, влагосодержаний (влажностей) материала на выходе из одного аппарата и на входе в другой аппарат ^^иМ^;

Я = ехик(\>/0'р1; АУ'р,). (1)

Формулой (1) вводится важнейшее для последующего анализа понятия переходного влагосодержания: V/ - на выходе из первого и на входе во второй аппарат, V/" - на выходе из второго и входе в третий аппарат системы.

Произведена декомпозиция системы аппаратов удаления жидкой фазы на уровне иерархии, начиная с рабочих органов и узлов машин и аппаратов комплексов и заканчивая сложными химико-технологическими системами (СХТС), включающих в себя эти комплексы (рис. 2):

Уровни иерархии

Рис.2. Иерархическая структура системы аппаратов удаления жидкой фазы

Благодаря такой организации СХТС, содержащих системы аппаратов удаления жидкой фазы, возможно:

- при необходимости модернизации оптимизировать конструкцию главного рабочего органа единичного аппаратов;

- при конструкции либо модернизации единичного аппарата удаления жидкой фазы производить расчет его оптимальных конструктивных и режимных параметров;

- рассчитывать оптимальные параметры функционирования систем удаления жидкой фазы и сложных ХТС, содержащих эти системы.

В качестве методологической основы предложен декомпозиционно-гипотетический принцип оптимального расчета систем аппаратов удаления

жидкой фазы из суспензий и дисперсных материалов, определены основные этапы расчета^пключающие в себя в наиболее общем виде:

1. Назначение (выбор) конкурирующего аппаратурного оформления процессов механического обезвоживания и сушки.

2. Экономико-математический анализ процессов обезвоживания, протекающих в назначенных аппаратах удаления жидкой фазы.

3. Компоновку альтернативных гипотетических технологических схем (ГТС) процессов удаления жидкой фазы.

4. Расчет альтернативных ГТС, выбор оптимального в некотором смысле состава системы аппаратов удаления жидкой фазы, конструктивные параметры которой и режимы функционирования обеспечивают оптимальность принятого критерия эффективности.

В качестве инструмента экономико-математического анализа (ЭМА) функционирования системы аппаратов обезвоживания - критерия эффективности принят удельный приведенный народнохозяйственный доход Я, предложенный В.М. Добкиным и сведенный Л.Г. Голубевым к «удельному» виду:

¡=1 о

При расписывании критерия эффективности в целевую функцию в уравнение (2) подставлялись аналитические уравнения выражений К, С, Бс, 5П, Тдр, Бг.

В конечном виде, пригодном для дальнейшего оптимального расчета систем аппаратов, целевая функция имеет вид:

^¿«»¡(Я-Яо)- (3)

¡-I

¡5с+ 5т+]0001ст [0 + °>01 ПХ3А + 5Р+ 5з)+ Ен(Кс+ КАП+ Ккип)]|

Во второй главе произведено экономико-математическое исследование процессов удаления жидкой фазы в аппаратах, предназначенных к сведению в

1г

альтернативных ГТС ряда производств. Анализ заключался в раскрытии целевой функции ( 3 ) применительно к процессам удаления влаги и базировался на их математическом описании. Математическое моделирование процессов обезвоживания производилось либо при отсутствии методик их расчета, либо при сложности практического применения существующих математических моделей.

Рассмотрен процесс центробежного фильтрования в тонком слое суспензии, содержащей несжимаемую твердую фазу. Принято, что процесс протекает в две стадии: I) удаление жидкой фазы первого периода центрифугирования; 2) удаление капиллярной влаги.

В результате раскрытия уравнения фильтрования в центробежной модификации получено:

с!У _ рУМ-^)

Иск 2|лг0Ь0(. ' (4)

откуда определяется продолжительность первой стадии обезвоживания:

_ 2[1ГоМЬ0-Ьос)

Л ,>2/"Р2 Р2\ . или (5)

ежсоц(к2 -к,)

т =(Ьр-Ьос){хг0

1 Р Рг е •

с*' *ср.ц.о

Для второй стадии процесса обуславливающая его величина перепада давления Рг описывается уравнением

= (7)

С учетом влияния капиллярных сил, препятствующих процессу, получено уравнение кинетики для второй стадии удаления влаги:

Ч Ь-сШ

Уравнение (8) предназначено для расчета процесса центробежного фильтрования при заданном Гэ — эквивалентном радиусе капилляров пор осадка.

Если же задана дифференциальная кривая распределения пор по радиусу, влажность в заданной точке слоя вычисляется по формуле:

иг =—

' (1-В)р„

а влажность материала по сечении h по формуле:

_Врж п

(9)

где гтах - максимальный радиус капилляра, заполненного влагой, определяемый из уравнения (7).

При экономико-математическом анализе процесса составлено уравнение энергозатрат на него:

Эц =13,88-10-5(l + U0XI,l + ku)co^R^a,, (П)

в котором в качестве компонентов учитываются затраты на раскручивание подаваемого исходного продукта, преодоление сопротивления вращению ротора о воздух, на трение в подшипниках.

Подстановкой уравнения (10) вместо значения ST в формулу (3) получается целевая функция для расчета критерия эффективности процесса центробежного фильтрования.

Исследован процесс сушки среднезерненого продукта отрасли в спиральной сушилке. Использовалась хорошо апробированная методика расчета. Для случая сушки продукта критерий эффективности (2) был сведен к виду удельных приведенных затрат:

К

R = С + ЕН---► min, (12)

н В V

и после учета текущих затрат уравнение (11) было расписано как формула целевой функции для данного случая:

Ь а,

N ДР сг(1.х-10) + —

Рг .

2,56-Ю"5 ь + к,,, и! ^

Полученное уравнение используется при оптимальном расчете процесс! удаления жидкой фазы и суспензии среднезерненого продукта (гл. V).

Организация процесса сушки дисперсных материалов в поле центробеж ных сил обладает рядом преимуществ сравнительно с установками, реализую щими процесс в гравитационном поле. Описывается процесс сушки в 1-ом пе риоде в центробежном кипящем слое (рис. 3).

Рис.3

Рассматривается уравнение теплового баланса. Определена средняя шш гральная скорость сушки по всему слою материала:

м„ = -

«Р

| ехр

рм(1-е)сН1 (14)

(Л2е_К-1е)Г С 2\У0112сРгСг Для тонкого слоя продукта, когда изменением скорости теплоносителя л радиусу материала можно пренебречь, получено:

(и0-ик)г(Я2с-К1с)рм(1-е)_

(15)

т = •

^ргСг(10— 1м )

ХР ——Р-О-®)

G«K =

7il(R2c-R,JWp,,cr(t0-tM) <U0-UJr

afl[Rle-R2J

1 - exp

P-0-0

(16)

Для достаточно толстого слоя продукта, когда изменением скорости теплоносителя по высоте слоя пренебречь нельзя, зависимости (14, 15) запишутся в виде:

(Цр-ик)(112С-11|С)г

0.Г(Я2-К^с). „ (17)

т =

R2c

af(t0-tj Jexp^ ~ P^-e>dR'

(Uo-UJr

(18)

R2.

■ Jexp Ri.

2W0R2cf»,cr

•pM(l-e)dR

В уравнениях (14-18) наиболее сложно определение порозности 6, которая является функцией радиуса по слою. В случае когда, масса продукта М в роторе известна, среднее по слою значения порозности предложено определять из выражения:

п_£)=_____

2я-*(рм-р7)(И2е-а.е)Е ' ('9)

Установление оптимальной высоты слоя (R2c ~ Rie) при анализе зависимости производительности аппарата о-г нею затруднительно, однако установлен некоторый предел производительное™ (i „,,„:

G = limG = ,'<l6)WPrcf(t0-tM) ;

пры н-« (Uo-UJr ' (20)

превышение которого практически не приводит к росту производительное™ однако сопровождается увеличением объема аппарата.

При экономико-математическом анализе процесса учитывались энергет! ческие затраты на нагрев теплоносителя, преодоление сопротивления слоя врг щающегося материала и его вращение. Раскрытие уравнения энергозатрат пр( вело к формуле:

Эцс = 13,88 -10"5 (1 + и')(1,1 + кис)ЮсК-ср.иа| +

,2т

г(и'-и,)

1 ООО Д12ц

рм(1-£)сос%р,Н^ РгСг

(21)

подстановка которой в формулу (3) приводит к получению целевой фуш ции для ЭМА процесса сушки в 1-ом периоде в ЦКС. ^

При составлении математического описания сушки в ЦКС влагосодерж; ние продукта обозначается и во избежание путаницы со скоростью теплоноа теля

Рассматривается процесс сушки дисперсного материала от двойной вза! монерастворимой жидкой смеси при понижении давления и комбинированно (кондуктивно и острым паром) подводе тепла. В качестве компонентов жидкс фазы приняты бензин и вода.

Подвод тепла от обогревающих поверхностей и острым паром аддитивен:

(^^конл + Ооп. (22)

Принимается, что температура стенок и днища аппарата сушки различи поэтому:

С^конд Ост Одн-

(23)

Для взаимонерастворимых систем количество тепла на испарение двух-компонентной жидкости складывается из теплот испарения отдельных компонентов:

^Ост + ^С}Дн = ¿МБ гБ + <ЗМВ гв. (24)

С применением основного уравнения теплоотдачи получено уравнение:

./■А» Г Д. Г ч ^

Общее давление складывается из парциальных давлений компонентов жидкой фазы, для определения парциальных давлений компонентов привлекается уравнение Антуана. Подстановка соотношений в уравнение (23) позволяет получить уравнения сушки от компонентов в 1-ом периоде:

N к(ДгХ+А<д«и

Б'~^гвехр(Ав-АБ-^) + г6 -ДЛЯб<™;

т

Ъ(&х„г„ + М г )

'В,"Н,ГБехр(дБ_Ав_В^) + Гв - для воды, (26)

из которых определяются бензо- и влагосодержание продукта в течение 1-ого периода.

Возможно вычисление влагосодержания продукта в момент достижения критического значения бензосодержания:

XV = ^0-(Б-Б )—ехр(Ав-(27) Ив т

Второй период процесса сушки начинается с достижения более летучим компонентом (бензин критической точки). После этого процесс испарения бензина протекает по закономерностям сушки во втором периоде, испарение воды происходит по законам испарения со свободной поверхности. При достижении критической влажности сушка от обоих компонентов продолжается во втором периоде (условная диаграмма рис. 4).

г I период (Б)

II период (Б)

- Б.

Рис.4

Для описания Н-го периода сушки обоих компонентов жидкофазно£ темы использовалось уравнение A.B. Лыкова. Уравнения сушки от бенз! воды во Ii-ом периоде:

NB = NBw„XB(Bw„-Bp)exp[-NEwKfXB(T-xBi)J;

NB =NWKfXB(WKp-Wp)expl-NWKfXB(T-TB|)]. (28)

При комбинированном подводе тепла острый пар, конденсируясь на риале, отдает тепло охлаждения до температуры мокрого термометра по ( ну и тепло конденсации на испарение бензина, одновременно увлажняя дукг. В начале Н-го периода сушки по бензину температура материала noi ется до температуры мокрого термометра по воде. Острый пар отдает сво ло на испарение бензина (во 11-ом периоде) и сушку от воды (в 1-ом пер: Однако конденсация пара увлажняет продукт и, таким образом, протекает ко сушка от бензина.

Для первого периода уравнения теплового баланса имеет вид:

k-(AtctfCT+At,Hfw)dr4-cnGn(tn-tH)dx = rBdMB-rBdMB. ,

Для первого периода получены уравнения, аналогичные (24):

W = \У0----ч т—для воды;

гв-гБ — ехр( АБ-

Б = Б0--——-- т-для бензина.

гБ-гв^ехр( Ав-Аб-^56 Цв I Т

Для Н-го периода процесса, когда Б<Бкр, \"/>\*/КР:

_ <1У/ dБ , _ ч

VI -гв ^ ГБ ^ См^сч'мтв 1мтбЛ

(30)

(31)

Из (27) можно определить, насколько увлажнился материал за время подачи острого пара:

ш = № [Ре-смМс^мтпМмте)]Т

цс Вс-В. - (32)

ГВ~ГБ еХР(АБ_ Ав -)

Ив Т

Теперь, зная в любой момент времени бензо- и влагосодержание продукта, можно определить требуемое время обработки его острым паром:

Т2_ТБ, _ Б -Б ' №

* Б| ЛБ °КР ВР

При проведении экономико-математического анализа процесса были учтены особенности его проведения, характеристики материала. Анализ целевой функции (2, 3) позволил получить критериальное уравнение, использованное при расчетах (гл. V):

Параллельно с разработкой методологической основы оптимального расчета систем аппаратов удаления жидкой фазы, математического описания и экономико-математического исследования протекающих в них процессов, произведено их аппаратурное оформление на уровне разработок конструкций. На ряде спецпроизводств и смежных отраслей промышленности задача оптимизации процессов, повышения эффективности производства не покрывается типовыми решениями аппаратурного оформления. В третьей главе работы предложены конструкции аппаратов удаления жидкой фазы, в том числе для продуктов отрасли, экспериментальные исследования которых подтвердили их высокую эффективность.

Предложенные конструкции разнообразны по принципу действия, предназначены для обработки в них продуктов широкого диапазона влагосодержания, дисперсного состава, специальных свойств, в связи с чем произведена их условная классификация на группы аппаратов механического обезвоживания, сушки, комбинированные и вихревые аппараты. Внутри каждой группы произведена классификация машин и аппаратов по дисперсности обрабатываемой твердой фазы, возможности обезвоживания в них материалов со специальными свойствами.

Предложен ряд конструкций центрифуг с центробежной регенерацией поверхности фильтрования (РПФ), предназначенных для обработки в них суспензий второй - пятой групп дисперсности по классификации НИИХимМаша. Отличительной особенностью машин является периодическая переориентация фильтрующей поверхности относительно направления центробежных сил, благодаря чему происходит срыв налипшего на поверхность фильтрования осадка и в рабочую зону подается очищенная поверхность разделения фаз.

Схема одной из конструкций центрифуг с РПФ представлена на рис. 5. Ротор аппарата образован из цилиндрических фильтрующих элементов вращающихся как вокруг центральной оси машины, так и вокруг собственных осей. Это обеспечивает переориентировку поверхности фильтрования с центробеж-

\

ной ее очисткой, а также смещение осадка из зоны фильтрования, что дополнительно интенсифицирует процесс.

Центрифуги с РПФ могут быть рекомендованы к применению в экологических мероприятиях - очистке сточных вод, обезвоживании шламов, а также для разделения продуктов микробиологического синтеза, обезвоживания компонентов кино- и фотоматериалов, наполнителей лакокрасочных производств.

На рис. 6 представлена схема фильтрующей центрифуги с инерционной выгрузкой осадка, предназначенной для отжима суспензий полимерного зерне-ного продукта среднего дисперсного состава. Способ выгрузки и отсутствие затирающих усилий обеспечивают безопасность ведения процесса. Отличием аппарата является также наличие обогреваемого рукава - разгрузителя, увеличивающего влагосьем.

Для сушки склонных к агломерированию, спеканию дисперсных продуктов предложен ряд конструкций центробежных сушилок с подвижным рельефом ротора. Отличительной особенностью аппаратов является выполнение газораспределительной решетки их роторов в виде набора подвижных элементов, обеспечивающих разрушение агломератов твердой фазы. На рис. 7 приведена схема центробежной сушилки, газораспределительная решетка которой выполнена в виде набора свободно подвешенных на осях пер- форированных колец, а устройство разгрузки представляет собой кулачковый валик. Принцип работы аппарата ясен из рисунка.

Для обработки суспензий мелкодисперсных специальных продуктов, твердая фаза которых чувствительна к затиранию во вращающихся элементах машин, предложен ряд конструкций статичных аппаратов, использующих для механического обезвоживания энергию закрученных воздушных потоков. На рис. 8 представлена схема такого аппарата. Суспензия продукта подхватывается тангенциальным потоком воздуха и движется по внутренней поверхности конической пористой вставки к ее верхнему основанию. Происходит интенсивное

Рис. 5. Центрифуга с регенерируемой поверхностью фильтрования

Рис. б.Центрифуга с инерционной выгрузкой осадка

Теплоноситель

Суспензия

^ Отсос

воздуха

Жидка« фаза

/

/ ^

-^•т > >

1

Жидка« фаза

Газовзвесь

Воздух

Рис. 8. Воздушная центрифуга

разделение фаз, жидкость оседает на поверхности вставки и, поскольку полость между ней и корпусом аппарата вакуумируется, транспортируется по порам вставки в эту полость, откуда и сливается.

Интенсивность влагоотжима в аппарате позволяет классифицировать его как воздушную центрифугу высокой эффективности.

Рассмотренные выше конструкции аппаратов предназначены для включения их в альтернативные гипотетические технологические схемы при удалении жидкой фазы из конкретных суспензий и высоковлажных дисперсных материалов.

Целью экспериментальных исследований процессов обезвоживания, результаты которых изложены в четвертой главе, была наработка опытных данных для расчетов аппаратов и систем аппаратов удаления жидкой фазы, проверки на адекватность разработанных математических описаний, а также проверка в лабораторных условиях некоторых априорно принятых допущений.

Экспериментальные исследования процессов центробежного фильтрования и сушки в центробежном кипящем слое проводились на трансформируемой лабораторной установке со сменными фильтрующим и сушильным роторами. Исследованиями процесса центробежного фильтрования установлено, что расхождение между экспериментальными и расчетными данными не превышает 12% в начале влагоотжима и в пределах 3 - 5 % в конце (рис. 9).

Проверка математического описания процесса сушки в ЦКС в 1-ом периоде на адекватность производилась путем сравнения расчетных данных с экспериментальными, полученными на опытной установке с закреплением на ее валу сушильного ротора. На рис. 10 линией представлены расчетные значения точками - среднее значение из трех экспериментальных данных.

Проведены исследования регенерационной способности фильтрующих материалов при их центробежной очистке в центрифугах с РПФ. Эксперименты заключались в сравнении пропускной способности засоренной и регенерированной поверхности фильтрования. Количественная оценка степени очистки

\

и, кг/кг 0.14

и, ос кг/кг

0,10 0,06 0,02

л

У

0,10 0,06 0,02

Т.с

10 15 Рис. 9.

20

\ \

9 " 1 »

Т,с

График зависимости Д№г={-(тс)

5 10 15 20 Рис.10.

График зависимости иос=Дтс) I - Ргц= 125; 2 - Ргц=105; Ргц=88

Wг=3,2 м/с; 1-49 С; Н=0,01 м.

производилась при помощи коэффициента центробежной регенерации К:

(35)

с>,-д2 • где

С2|, Ог. _ расходы жидкой фазы через незасоренную, засоренную и регенерированную фильтрующие перегородки,

На рис. 11 представлена зависимость коэффициента К от фактора разделения Рг для молескиновой перегородки при фильтровании суспензии кормовых дрожжей с концентрацией 600,700 и 900г/л. в диапазоне значений критерия Фруда, соответствующих рабочим для современных машин. Значения К вполне удовлетворительны.

С целью выявления возможности применения инерционной центрифуги (рис. 6) для обработки среднезерненого полимерного продукта была проведена серия экспериментальных исследований.

Исследовался угол внешнего трения продукта о различные материалы фильтрующих перегородок. Испытаниям подверглось восемь образцов сеток, выбранных в соответствии с требованиями, связанными со спецификой про-

5

Рис. 11. График зависимости коэффициента центробежной регенерации от фактора разделения Ег 1-С = 600 г/л; 2 - С = 700 г/л; 3-С = 900 г/л дукта (взрывопожаробезопасность). В результате исследований к применению для выстилания поверхности ротора инерционной центрифуги назначена сетка стальная, стержневая, ГОСТ 2715-75.

Целью исследований процесса центробежного отжима суспензии того же продукта являлось:

1. проверка возможности отжима суспензии на центрифуге с инерционной выгрузкой осадка;

2. определение параметров процесса отжима;

3. выявление зависимости конечной влажности продукта от фактора разделения центрифуги.

Экспериментально доказана возможность влагоотжима суспензии продукта на центрифуге с инерционной выгрузкой с обеспечении требуемых технологическим регламентом условий безопасности.

Исследована перспективность применения для обезвоживания мелко- и среднезерненых продуктов воздушной центрифуги (рис. 8). Выбор материала пористой перегородки производился постановкой серии экспериментов, эффективность обезвоживания Е для различных материалов перегородки и частиц продукта различного гранулометрического состава определялась по формуле:

Р_ и.-"к

" и -и • <36>

и0 иКР

характеризующей степень удаления свободной жидкой фазы из исходного продукта. Из графика (рис. 12) видно,что в аппарате возможно удаление 85-95% свободной влаги.

Признано целесообразным в качестве материала пористой перегородки воздушной центрифуги применять фетровую вставку с армированием ее сеткой стержневого сечения по ГОСТ 2715 - 75.

Получены зависимости конечной влажности продукта от соотношения фаз ЬЛЗ для штатного имитатора продукта (рис.13).

Результаты исследований процесса обезвоживания в воздушной центрифуге показали ее высокую эффективность и возможность включения аппарата в альтернативные гипотетические технологические схемы удаления влаги из суспензий среднезерненого спецпродукта.

Математический и экономико-математический анализ процессов обезвоживания, разработка конструкций эффективных аппаратов удаления жидкой фазы, экспериментальные исследования позволили перейти к оптимальному расчету систем аппаратов механического обезвоживания и сушки конкретных суспензий и высоковлажных дисперсных материалов. Оптимальному расчету посвящена пятая глава диссертации.

Вначале главы изложены результаты проверки на адекватность разработанных математических описаний процессов удаления жидкой фазы, последовательность валидации экономико-математических моделей, верификации машинных программ расчета.

На одном из предприятий отрасли для сушки зерненого полимерного про-

Б 0,8 0.6 0,4 0,2

т № ■■ На,

Ц-

V

\

\

8 Рг/Яе

10

15 I./а. кг/кг

Рис. 12. График зависимости эффективности обезвоживания Е

от соотношения Рг/Яе 1 - керамика; 2 - фетр; 3 -войлок.

Рис.13. График зависимости конечного влагосодержания продукта от соотношения фаз ЬЛЗ с1э, мм: 1 -0,916; 2-2,611; 3-0,917; 4 - штатный имитатор.

дукта использовались в комплексе спиральная сушилка (СС, аппарат предварительной обработки) и сушилка с плотным опускающимся слоем (СПОС, аппарат досушки). Выделение путем сепарирования в спиральной сушилке значительного количества влаги позволило предположить необходимость механического обезвоживания.

В качестве альтернативных аппаратов механического обезвоживания назначены центрифуга с инерционной вьцрузкой осадка (ИЦ) и хорошо зарекомендовавшая себя в лабораторных испытаниях воздушная центрифуга (ВЦ), полностью удовлетворяющие специальным требованиям, предъявленным к оборудованию переработки спецпродуктов.

Сформировано пять альтернативных гипотетических технологических схем обработки продукта:

1)"

ИЦ

\У

СПОС

ВЦ СПОС

3)'

4)-

\У0 -► СС -► СПОС -►

\Уо V/' V/"

ИЦ СС

спос

При расчетах используется упрощенная целевая функция, учитывающая, что для данного продукта <р = ф,0, П=0 и Цо=сопз1.

Критерий эффективности для задачи выглядит как

ап,0,Тэф,Еэл,Еап , (37)

где к - номер рассматриваемого варианта компоновки системы; ! - номер рассматриваемого сочетания параметров компоновки системы.

Расчет СПОС, СС, ИЦ производился по известным и хорошо апробированным методикам, расчет ВЦ - по собственной методике, приведенной в диссертации. В качестве метода поиска минимума целевой функции использоиалоя метод вероятностной оценки Монте-Карло, модифицированный таким образом, что в зоне условного оптимума обеспечивается нормальное распределение, псевдослучайных чисел.

Расчет подробно расписан в приложении к работе. В результате расчета показана экономическая целесообразность реализации первой гипотетической технологической схемы («центрифуга с инерционной выгрузкой осадка - сушилка с плотным опускающимся слоем»), выявлены оптимальные конструктивные и режимные параметры аппаратов комплекса, позволяющие приступить к конструкторским разработкам.

Рассмотрен процесс обезвоживания гидроксидного шлама, образующего на фазах кислотно-щелочного травления и пассивации специзделий.

Дана характеристика исходной суспензии, исследованы физиь механические и теплофизические характеристики шлама. Рассмотрена суще< вующая аппаратурная схема обезвоживания продукта, включающая в себя ( рабанный вакуум-фильтр и тоннельную сушилку, отмечены ее недостатки, частности, низкая производительность, ведущая к скоплению шламовых ма на предприятии и загрязнению окружающей среды.

Отмечено, что в условиях конверсионных затрат предприятие может оп раться лишь на внутренние ресурсы. В качестве сушильного оборудован предложено использовать имеющиеся в наличии на предприятии и простг вающие шнековую и пневматическую сушилки с адаптированием их к перер ботке гидроксидного шлама.

Сформированы альтернативные -гипотетические технологические схе(> обезвоживания шламовых масс:

и-2)"

3)

4)

Ко

БВФ

ШС

«0

БВФ ШС

-*

пт

N0 -» БВФ \У -► пт wк -►

БВФ ПТ ШС

-

\УК

где аббревиатура: БВФ — барабанный вакуум-фильтр, ШС - шнековая сушил! ПТ - пневматическая сушилка.

Целевая функция для данного случая сведена к виду:

Я = шшт1иКи{0;ТЭФ;Эф;Эшс;Эпт}

М,4 ¡-1,п

(38)

где к - номер рассматриваемого варианта компоновки системы, I - номер р: сматриваемого сочетания параметров компоновки системы, Эф, Эшс. Эпт

энергетические затраты на процессы обезвоживания в БВФ, ШС и ПТ соответственно.

Расчет процессов производился по известным и апробированным методикам.

С применением математического описания процесса сушки от двойной взаимонерастворимой жидкой смеси при пониженном давлении и комбинированном подводе тепла рассчитан процесс сушки дисперсного материала в вертикальном семисекционном аппарате. Каждая секция аппарата рассматривалась отдельно, наличествовало шесть переходных бензо- и влагосодержаний. Варьирование режимных параметров производилось в пределах, указанных заказчиком, варьирование конструктивных параметров в соответствии с уравнением (34), не допускалось. Выявленные оптимальные параметры процесса переданы заказчику.

Проанализирован применяемый в промышленности процесс обезвоживания суспензии кормовых дрожжей, отмечены имеющие решающее значение для процесса характеристики исходного продукта и недостатки существующих технологий. Предложена двухступенчатая схема обработки дрожжевой суспензии, включающая в себя механическое ее обезвоживание в центрифуге с РПФ с последующей сушкой. Исследование процесса сушки гранулированных дрожжей в центробежном поле показало возможность применения для тепловой их обработки центробежного кипящего слоя. Произведено экспериментальные исследования процессов с получением данных для их расчета. Произведены расчеты процессов центробежного фильтрования (с введением в них коэффициента центробежной регенерации) и сушки в ЦКС в объеме, позволяющем перейти к проектным работам.

В шестой главе приведены результаты реализации исследований и разработок.

При расчете системы аппаратов обезвоживания суспензии среднезерненого полимерного спецпродукта получены их конструктивные и режимные параметры, обеспечивающие оптимальность целевой функции. Параметры фильтрую-

щей центрифуги, указанные расчетом, были использованы при проектировани аппарата.

В конструктивном аспекте за основу разработки принята центрифуга, схс ма которой приведена на рис. 6. Подробно описаны конструктивные особенно сти центрифуги, связанные со спецификой обрабатываемой твердой фазы, пр^ ведены схема и фотографии машины.

Аппарат обладает следующими характеристиками: Производительность по обезвоженному продукту до 520 кг/час

Влажность материала исходная 60 - 80 %

конечная 6 - 8 %

Скорость вращения ротора 244с"1

Привод АОД-1 -12

Масса 84 кг

Испытания аппарата производились на штатном имитаторе, полносты моделирующем физико-механические свойства зерненого продукта. Целы экспериментов было выявление конечной влажности материала от числа Фpy^ на роторе центрифуги. Ниже приведена таблица экспериментальных данны (среднее значение из шести заливок, колебание числа Фруда в диапазоне 3 8%).

175 200 225 250 275 300 325 350 375

ик, % 9,71 7,92 6,83 6,45 6,31 6,22 6,21 6,20 6,195

Наиболее интенсивный сброс влажности твердой фазы происходит пр факторе разделения 300-350, что согласуется с данными, полученными на ла6< раторной центрифуге.

Отмечено сохранение целостности зерен твердой фазы после соудареш их с выгрузным рукавом и высыпания из лотка машины.

Центрифуга, классифицированная по методике НИИХимМаша как ФВк 248К-1, была передана заказчику для испытаний на реальном продукте.

Результаты расчетов гипотетических технологических схем процесса обезвоживания суспензий гидроксидного шлама спецпроизводства показали наибольшую экономическую целесообразность применения системы, включающей в себя последовательно расположенные барабанный вакуум-фильтр, шнековую и пневматическую сушилки. Получены режимы функционирования аппаратов системы, обеспечивающие экстремум целевой функции. Для проверки работоспособности системы были поставлены эксперименты непосредственно на предприятии-заказчике. Шлам с начальным влагосодержанием до 900% подавался на фильтрующую поверхность БВФ. Влагосодержание осадка составляло 240%. После сушки в шнековой сушилке при температуре 900°С влагосодержание осадка составляло 14%, агломераты шламовых масс разрушались. Термообработка продукта в условиях пневмотранспорта в соседний цех при температуре 95°С обеспечивала конечное влагосодержание твердой фазы 5-8%.

Внедрение расчетной технологической схемы на предприятии заказчике позволит перерабатывать весь объем образующихся на производстве шламовых масс, что улучшит экологическую обстановку как в районе так и в городе в целом.

Ряд общих признаков организации процессов центробежного фильтрования и сушки в центробежном кипящем слое определил выбор конструкции, позволяющей совмещать в одном аппарате оба процесса обезвоживания суспензии кормовых дрожжей. Сконструирован и изготовлен центробежный аппарат фильтрования, гранулирования и сушки дрожжевой суспензии производительностью до 300 кг/час по сухому продукту.

Приведены схема аппарата, его фотографии, изложены конструкторские решения, примененные при его проектировании и характеристики процесса.

Аппарат центрифугирования, гранулирования и сушки дрожжевой суспензии испытан на реальном продукте и передан на Волжский гидролизно-дрожжевой завод. Внедрение аппарата является альтернативной энергоемким и неэкологичным распылительным сушилкам. ;

Методики расчета систем удаления жидкой фазы внедрены на ПО «Тас-ма», Янгиюльском масложировом комбинате (Узбекистан), переданы Гули-станскому маслоэкстракционному, заводу (Узбекистан, совместно с рассчитанными и рекомендуемыми режимами организации процесса сушки продукта, в форме итогового расчета), Казанскому НИИ химических продуктов (с рассчитанными и рекомендуемыми параметрами организации процесса обезвоживания зерненого полимерного продукта, в форме итогового расчета), ПО «Тасма» (для проектирования исходных данных ПО «Алтайхимпром»), Отсутствие выраженного экономического эффекта от применения методик расчета на этих предприятиях объясняется привлечением их, как правило, при разработке исходных данных, когда экономическая эффективность работы не поддается количественной оценке.

Внедрение методик расчета позволяет на фазе подготовки производства, модернизации технологических лини« выявить наиболее рациональные режимы функционирования последних, а при проектировании новых технологий -определять и оптимальные конструктивные параметры установок, входящих е системы аппаратов удаления жидкой фазы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Разработана методологическая основа расчета оптимального состава систем аппаратов удаления жидкой фазы из суспензий и дисперсных материалов в виде декомпозиционно-гипотетического подхода. Разработан мето;: оценки эффективности исследуемых процессов по технико-экономическому критерию эффективности.

2. Разработаны конструкции аппаратов механического обезвоживания, в то^ числе центрифуг с регенерируемой поверхностью фильтрования, центробежных сушилок, комбинированных аппаратов, воздушных центрифуг дл* спецпроизводств отрасли и смежных отраслей промышленности. Выдань: конкретные рекомендации по их применению в зависимости от влагосо-

держания, дисперсного состава и специальных свойств обрабатываемых продуктов.

3. Сформированы альтернативные гипотетические технологические схемы процесса обезвоживания суспензий среднезерненого полимерного спецпродукта, произведен оптимальный расчет. Определена наиболее рациональная технологическая схема организации процесса, получены конструктивные и режимные параметры аппаратов системы. Изготовлена, испытана и передана заказчику центрифуга с инерционной выгрузкой для обезвоживания продукта.

4. Разработана математическая модель процесса фильтрования в тонком слое, впервые математически описан пропесс сушки в 1-ом периоде в центробежном кипящем слое, составлена м;пематическая модель процесса сушки от двойной взаимонерастворимой жидкой смеси при комбинированном подводе тепла. На основании матема! нческого описания вышеуказанных процессов произведено экономико-математическое их исследование.

5. Произведен комплекс экспериментат.m ix исследований процессов отжима суспензии среднезерненого продукта отрасли в центрифуге. Выявлены важнейшие конструктивные характеристики аппаратов, определены диапазоны варьирования параметров при оптимальном расчете процессов. Доказана возможность центробежной очистки поверхности раздела фаз фильтрующих центрифуг.

6. Подтверждена адекватность математических описаний произведена вяли-дация экономико-математических моделей.

7. Проанализирован процесс обезвожиияпия суспензий шлама гальванических производств. Определены фильтрационные и теплофизические характеристики шлама. Из имеющихся и ресурсе предприятия аппаратов сформированы гипотетические технологические схемы процесса удаления жидкой фазы, произведен оптимальный рагчет. Выданы режимные характеристики организации процесса (¡(к'И'.и/кигнпня шлама.

8. Рассчитаны процессы механического обезвоживания и сушки суспензи кормовых дрожжей с получением конструктивных размеров комбинирс ванного центробежного аппарата. Изготовлен, испытан и передан заказч1 ку аппарат центрифугирования, гранулирования и сушки дрожжевой су< пензии.

9. Получены и переданы заказчикам оптимальные параметры оргаиизаци процессов обезвоживания гидроксидного шлама спецпроизводства и суи ки дисперсного материала от двойной взаимонерастворимой жидкой см< си.

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

А - эмпирический коэффициент уравнения Антуана; Э| - стоимость 1 кВт/чг электроэнергии; руб/Дж; а2 - стоимость 1 Гкал технического пара, руб/Дж; В пористость; годовая производительность, т/год; эмпирический коэффициен уравнения Антуана; С - себестоимость продукта, руб/т; концентрация раствор; г/л; с - удельная теплоемкость, Дж/кг град; Е - эффективность обезвоживаню Ен - нормативный коэффициент окупаемости капитальных затрат, год'1; ЕЭл, Е

- расходы электроэнергии и технического пара, кВт и кг/час; F - площадь пс верхности, поверхность, м2; f - удельная теплопередающая поверхность, м2/к: G - производительность аппарата, системы, кг/час; Gcek - секундная произвс дительность, кг/с; g - ускорение свободного падения, м/с2; Н - высота слоя, м;

- текущая высота слоя, высота слоя жидкой фазы, м; К - капитальные затрат!

на производство, руб; Кст, КАП. Ккип - капитальные затраты на строительстве аппаратурное оформление, контрольно-измерительные приборы, руб.; к - кс эффициент, учитывающий потерю энергии на преодоление сопротивления во: духа при вращении ротора; коэффициент теплопередачи, Вт/м2град; Lr- расхо газа кг/с; 1 - длина ротора центробежнной сушилки, м; М - масса, кг; N - скс рость сушилки, с"'; Р - давление, Н/м2; Pi - для пор радиуса г,; R - критери эффективности, руб/кг; радиус ротора, м; R|, R2 - радиусы поверхности ело)

поверхности ротора, м; г - теплота парообразования, Дж/кг; текущий радиус, м; г, - эквивалентный радиус капилляров, м; гк -удельное сопротивление осадка, м"2; Sc. S,, Sn - затраты на сырье, текущие (переменные) и постоянные, руб/год; Sa, Sp, Sj - годовые затраты на амортизационные отчисления, профилактический ремонт, заработную плату обслуживающего персонала, руб/год; SMi S„ -стоимость электроэнергии и техничнского пара, руб/кВт час и руб/кг; Т, t -температура, град; Т^, - эффективный годовой фонд рабочего времени, час/год; Т др - действительное рабочее время затраченное на обработку продукта, час/год; U - влажность, кг/кг; V - объем, м3; W - влагосодержание, кг/кг; а -коэффициент теплоотдачи, Вт/м5град; е - порозность; as - относительный коэффициент сушки; ц - молярная масса,кг/к моль; динамический коэффициент вязкости, Hc/mj; р - удельная плотность, кг/м3; а - поверхностное напряжение, Н/м; т - продолжительность обработки, время пребывания, с; ср,-, ф,о - текущее и номинальное значение ¡-го показателя качества, ед. качества; со - скорость вращения, с"1; П - потери рабочего времени на пуск и остановку, в % к рабочему времени; Ф, - коэффициент, показавший изменения фактической отпускной цены за продукт при изменении i-ro показателя качества, руб/т ед.кач; 1До — цена за продукт номинального качества, руб/кг. Критерии: Fr - Фруда, центробеж-

co2R wd4 _ wprd4

ный; фактор разделения, Fr= —~ ; Re - Рейнольдса, Re = v ~~ ~ .

Индексы: h - парметры, относящиеся к слою; б - бензин; в - вода; вх - входной, г - газ, газа; дн - днище, днища; ж - жидкая фаза, жидкой фазы; к - конечная; м - материал, материала; min, max - минимальный, максимальный, минимум, максимум; opt оптимальный, оптимум; о - исходное значение.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Голубев Л.Г., Мухтаров Я.С., Герке Л.Н. Оптимизация процессов обезвоживания и сушки дисперсных материалов. - Сб. трудов школы молодых ученых при ММХ- 10.-Тула, 1996.-е. 145.

2. Голубев Л.Г., Мухтаров Я.С. и др. Альтернативный поиск оптимального варианта комплекса аппаратов обезвоживания суспензий дисперсных материалов. - В сб. Математическое моделирование сложных химико-технологических систем. Тез. докл. V Всесоюзной научной конференции -Казань, 1988, с. 108.

3. Голубев Л.Г., Мухтаров Я.С. Экономико-математический анализ иерархической структуры системы аппаратов удаления жидкой фазы из суспензий и высоковлажных дисперсных материалов. - В кн. Труды 11-го Минского Международного Форума по массобмену. - Киев, 1992 - с. 56-58.

4. Golubev L.G., Muhtarov J.S. Economic-Mathematikal Analyses of operation Efficiency in Drying Eguipment-Heat and Masstransfer in Technological processes. Abstract of operation of International conference.- Jurmala, 1991.- p. 2728.

5. Горчев А.И., Мухтаров Я.С., Голубев Л.Г. Удельный приведенный доход как критерий эффективности технологических процессов. - Гидродинамика отопительно-вентиляционных устройств. Сб. науч. трудов. - Казань, КГАСА, 1997.-е. 72

6. Мухамедов Б.И., Зуфаров Н.Д., Мухтаров Я.С. Экономико-математический подход к оценке эффективности процесса сушки дисперсных материалов. - В сб. Динамика процессов и аппаратов хим. технологии. Тез. докл. III Всес. конф. - Воронеж, 1990. - с. 66.

7. Голубев Л.Г., Мухтаров Я.С., Бердников Е.К. Оптимизация гибких модулей обезвоживания. - В сб. Новые процессы и гибкие производственные системы для многонаменклатурных химических производств. Тез. докл. Всес. конф. «Реахимтехника - 3». - Черкасы, 1989. - с. 137.

8. Голубев Л.Г., Мухтаров Я.С., Филиппов В.К. Вывод уравнения энергозатрат центробежного фильтрования. - Теория и практика фильтрования. Сб. науч. трудов - Иваново,1998. - с. 44-45.

9. Голубев Л.Г., Герасимов М.К., Мухтаров Я.С. Особенности расчета промышленных пневмосушилок с интенсивными гидромеханическими режимами. - В сб. «Тез. докл. Всес. науч.- тех. конф. ВСМ». Соликамск, 1984.

10. Голубев Л.Г., Разин М.М., Мухтаров Я.С. Анализ существующего оборудования обезвоживания кормовых дрожжей, разработка и исследование аппарата комплексной переработки дрожжевой суспензии. - В сб. Совершенствование техники, технологии сушки сельскохозяйственных продуктов.... Тез. докл. Всес. науч.-тех. конф, - Полтава, 1984.

11. Голубев Л.Г., Мухтаров Я.С. Исследование регенерационной способности фильтрующих перегородок с центробежной очисткой рабочих поверхностей,- В сб. Массообменные процессы и аппараты хим. технологии. Меж-вуз. сб. науч. трудов.- Казань: издательство КХТИ, 1987.-е. 43-46.

12. Вавилов Ю.Г., Голубев Л.Г., Мухтаров Я.С. Разработка и исследование вихревой сушилки,- В сб. Тез. докл. Всес. науч.-тех. конф. ВСМ.- Соликамск, 1984.

13. Голубев Л.Г., Мухтаров Я.С. Разделение суспензий микробиологического синтеза на центрифуге с регенерируемой поверхностью фильтрования.- В сб. Современные машины и аппараты хим. производств. Часть I. Тез. докл. «Химтехника - 88». - Чимкент,1988. - с. 29-30.

14. Голубев Л.Г., Пискарева Л.Н., Мухтаров Я.С. Концентрирование, гранулирование и сушка продуктов МБС. - Тез. докл. Республиканской научно-технической конференции. Интенсификация тепло- и массообменных процессов в химической технологии. - Казань, 1987. - с. 53.

15. Ерхов А.Н., Мухтаров Я.С. Исследование движения материальной точки в элементе центробежного аппарата. - В сб. Интенсификация тепло- и мас-собменных процессов в химической технологии. Тез. 11-й Всес. конференции. - Казань, 1984. - с. 96.

16. Голубев Л.Г., Разин М.М., Мухтаров Я.С. Оптимизация системы аппаратов механического обезвоживания и сушки. - В сб. Разработка прогрессивных способов сушки ряда материалов... Тез. докл., часть I. - Киев (Черкасы), Укр НИИНТИ, 1987.-е. 10.

17. Голубев Л.Г., Мухтаров Я.С. Выбор оптимальной системы аппаратов и режимов при удалении влаги из высоковлажных материалов и суспензий. - В кн. Труды 111-го Минского Международного Форума по тепломассообмену. Том VIII. Тепломассообмен в процессах сушки. - Минск, 1996. -с. 137-141.

18. Голубев Л.Г., Мухтаров Я.С. и др. Выбор оптимального состава аппаратов и режима их функционирования при удалении влаги из шламовых отходов производства. - Казань, 1997. - 16с. - Деп. в ВИНИТИ, № 459 - В91 от 29.04.97.

19. Голубев Л.Г., Мухтаров Я.С. и др. Опыт использования аппаратов с интенсивным перемешиванием для сушки полимерных материалов на стадии их переработки. - В сб. Дальнейшее совершенствование теории и техники сушки. Материалы Всес. науч. конференции. - Чернигов, 1981.

20. Вавилов Ю.Г., Мухтаров Я.С. Исследование кинетики 1-го периода сушки капиллярно-пористых тел в центробежном поле. - В сб. Интенсификация тепло- и массообменных процессов в хим. технологии. Тез. докл. Всес. научно-технической конференции. - Казань: издательство КХТИ,1982.

21. Герасимов М.К., Мухтаров Я.С., Мареев А.И. Разработка оборудования для моделирования интенсивных тепло- и массобменных процессов. - В сб. Интенсификация тепло- и массообменных процессов в химической технологии. Тез. докл. Всес. Научно-технической конференции. - Казань,: издательство КХТИ, 1982.

22. Мухтаров Я.С. Декомпозиционно-гипотетический подход как основа оптимального расчета систем аппаратов обезвоживания.- "Успехи в химии и химической технологии". Выпуск XIV: Тезисы докладов. 4.1:

Кибернетика химико-технологических процессов. - М./ Изд. центр РХТУ, М, 2000.-с.81-82.

23. Мухтаров Я.С., Голубев Л.Г. Математическое описание процесса сушки в 1-го периода в центробежном кипящем слое. - "Успехи в химии и химической технологии". Выпуск XIV: Тезисы докладов.Ч.5: Процессы и аппараты химической технологии и химическое машиностроение. - М./ Изд. центр РХТУ, М., 2000. - с. 88-92.

24. Голубев Л.Г., Мухтаров Я.С. Математическое описание процесса центробежного фильтрования в тонком слое.-"Успехи в химии и химической технологин".Выпуск XIV: Тезисы докладов.Ч.6: Технологические процессы с твердой фазой и БЖД. -М./ Изд. центр РХТУ, М., 2000. - с. 99-103.

25. Мухтаров Я.С., Голубев Л.Г. Сушка от смеси "бензин-вода" при комбинированном ( кондуктивно и острым паром ) подводе тепла. -"Успехи в химии и-£Имической технологии". Выпуск XIV: Тезисы докладов. Ч.6: Технологические процессы с твердой фазой и БЖД. - М./ Изд. центр РХТУ, М..2000.-С. 78-80.

26. Мухтаров Я.С. Раскрытие уравнения энергозатрат при сушке в 1-ом периоде в центробежном кипящем слое. - "Успехи в химии и химической технологии". Выпуск XIV: Тезисы докладов. Ч. 6: Технологические процессы с твердой фазой и БЖД. - М./ Изд. центр РХТУ, М.,2000. - с. 106108.

27. Мухтаров Я.С. Голубев Л.Г. Раскрытие целевой функции - приведенного народнохозяйственного дохода применительно к процессам обезвоживания. - "Успехи в химии и химической технологии". Выпуск XIV: Тезисы докладов. Ч. 2. - М./ Изд. центр РХТУ, М.,2000. -с.88-103.

28. Мухтаров Я.С. Голубев Л.Г. Развитие методологических принципов синтеза систем аппаратов и результаты применения их на практике. - В кн.: Методы кибернетики химико-технологических процессов. Тезисы докладов V-ой Международной науч. Конф.( КХПП 99 ). - Казань, 1999. - с. 128-129.

29. Мухтаров Я.С. Голубев Л.Г. Оптимальный расчет процесса обезвоживания гидроксияного шлама.-"Успехи в химии и химической технологии".Выпуск XIV: Тезисы докладов. Ч. 5. - М./ Изд. центр РХТУ, М., 2000 - с. 85-87.

30. Мухтаров Я.С. Голубев Л.Г. Оптимальный расчет процесса обезвоживания полимерного материала. -"Успехи в химии и химической технологии". Выпуск XI У:Тезисы докладов. Ч. 1: Кибернетика химико-технологических процессов. - М./ Изд. центр РХТУ, М., 2000.-c.99-103.

31. A.c. 1150453 (СССР). Центробежный аппарат. / Вавилов Ю.Г., Герасимов М.К., Голубев Л.Г. и др. - Опубл. в Б. и., 1985,№ 14.

32. A.c. 1316702 (СССР). Центробежный аппарат./ Вавилов Ю.Г., Герасимов М.К., Голубев Л.Г., Воронин Е.К., Мухтаров Я.С. - Опубл. в Б.и., 1987, № 22.

33. A.c. 1450872 (СССР). Устройство для разделения суспензий./ Вавилов 10.Г., Голубев Л.Г., Еникеев Ш.Г., Емельянов В.М., Мухтаров Я.С. -Опубл. в Б.и., 1989, № 2.

34. A.c. 1282910 (СССР). Фильтрующая центрифуга./ Разин М.М., Голубев Л.Г., Мухтаров Я.С., Вавилов Ю.Г. - Опубл. в Б.и., 1987, № 2.

35. A.c. 1681965 (СССР). Фильтрующая центрифуга./ Мухтаров Я.С., Голубев Л.Г. и др.-Опубл. в Б.и., 1991, № 37.

36. A.c. 1059384 (СССР). Сушилка для суспензий./ Вавилов Ю.Г., Герасимов М.К., Голубев Л.Г., Мухтаров Я.С. и др. - Опубл. 1983, № 45

37. A.c. 1445802 (СССР). Разгрузочное устройство для фильтрующих центрифуг./ Вавилов Ю.Г., Голубев Л.Г., Пискарева Л.Н., Мухтаров Я.С. -Опубл. вБ.и., 1988, №47.

38. A.c. 1662623 (СССР). Аппарат для обезвоживания суспензий./ Мухтаров Я.С. и др. - Опубл. в Б.и., 1991, № 26.

39. A.c. 1031477 (СССР). Центробежный массообменный аппарат./ Вавилов Ю.Г., Герасимов М.К., Голубев Л.Г., Мухтаров Я.С. и др. - Опубл. в Б.и., 1983, №28.

40. A.c. 1002767 (СССР). Центробежная сушилка для гранулированных материалов./ Вавилов Ю.Г., Герасимов М.К., Голубев Л.Г., Мухтаров Я.С. и др. -Опубл. в Б.и., 1983,№9.

41. A.c. 1090994 (СССР). Центробежная сушилка для сыпучих материалов./ Вавилов Ю.Г., Герасимов М.К., Голубев Л.Г., Мухтаров Я.С. - Опубл. в Б.и., 1984, № 17.

42. A.c. 1190165 (СССР). Центробежная сушилка для гранулированных материалов./ Вавилов Ю.Г., Мухтаров Я.С. и др. - Опубл. в Б.и., 1984, № 44

43. A.c. 1193405 (СССР). Сушилка для дисперсных материалов./ Вавилов Ю.Г., Герасимов М.К., Мухтаров Я.С. и др.-Опубл. в Б.и., 1985, № 43.

44. A.c. 994881 (СССР). Центробежная сушилка для высоковлажных материалов./ Вавилов Ю.Г.. Голубев Л.Г., Мухтаров Я.С. и др. - Опубл. в Б.и., 1983, №3.

45. A.c. 1160217 (СССР). Шахтная сушилка для сыпучих материалов./ Вавилов Ю.Г., Герасимов М.К., Голубев Л.Г., Мухтаров Я.С., Разин М.М. -Опубл. вБ.и., 1985, №21.

46. A.c. 1662242 (СССР). Сушилка для дисперсных материалов./ Разин М.М., Мухтаров Я.С. и др. - Опубл. в Б.и., 1986, № 37.

47. A.c. 183073 (СССР). / Величко Ю.А., ... Мухтаров Я.С. и др.

48. A.c. 272884 (СССР). / Мухтаров Я.С. и др.

49. A.c. 1272069 (СССР). Вихревая сушилка для дисперсных материалов./ Вавилов Ю.Г., Голубев Л.Г., Мухтаров Я.С. и др. - Опубл. в Б.и., 1986, № 43.

50. A.c. 1495143 (СССР). Шнековый макаронный пресс./ Мухтаров Я.С. и др. - Опубл. в Б.и., 1989, №27.

51. A.c. 12^73703 (СССР). Сушилка для сыпучих материалов./ Дедов A.B., Смирнова Л.А., Мухтаров Я.С. и др. - Опубл. в Б.и., 1986, № 44.

52. A.c. 1362902 (СССР). Сушилка для сыпучих материалов./ Леонтьев Д.А., Мухтаров Я.С., Голубев Л.Г. - Опубл. В Б.и., 1987, № 48.

и

54.

55.

56.

57.

58.

A.c. 1019195 (СССР). Центробежная сушилка./ Вавилов Ю.Г., Герасимог М.К., Голубев Л.Г., Мухтаров Я.С., Разин М.М. - Опубл. в Б.и., 1983, М 19.

A.c. 1490404 (СССР). Центробежная сушилка./ Вавилов Ю.Г., Голубе! Л.Г., Мухтаров Я.С. - Опубл. в Б.и., 1989, № 24.

A.c. 152853 (СССР). Центробежная сушилка./ Вавилов Ю.Г., Герасимо! М.К., Голубев Л.Г., Мухтаров Я.С., Разин М.М. - Опубл. в Б.и., 1989, Xi 46.

A.c. 272883 (СССР). Мухтаров Я.С. и др.

A.c. 1108313 (СССР). Сушилка для высоковлажных материалов./Вавило1 Ю.Г., Голубев Л.Г., Мухтаров Я.С. и др. - Опубл. в Б.и., 1984, № 30. A.c. 1218271 (СССР). Сушилка для высоковлажных материалов./ Вавило! Ю.Г., Герасимов М.К., Голубев Л.Г., Мухтаров Я.С. - Опубл. в Б.и., 1986 № 10.