автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Разработка способов снижения потерь сухих молочных продуктов при циклонной очистке воздуха

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРИКЛАДНОЙ БИОТЕХНОЛОГИИ

РГ6 од

На правах рукописи

УДК 621.928.93+637.1

ЛИСИН Петр Александрович

РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ СНИЖЕНИЯ ПОТЕРЬ СУХИХ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ ПРИ ЦИКЛОННОЙ ОЧИСТКЕ ВОЗДУХА

Специальность 05.18.12 — процессы и аппараты

пищевых производств

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА 1997

Работа выполнена на кафедр« "Оборудование предприятий молочной промышленности" в Омском государственном аграрном университете.

Научный консультант - доктор технических наук,

профессор ПОЛЯНСКИЙ К.К.

Научные руководители - кандидаты технических наук

профессор ИВАНОВ В.Л. доцент МУСАТЕЖО А.П.

Официальные оппоненты.- доктор технических наук,

профессор КОСМОДЕМЬЯНСКИЙ Ю.В. кандидат технических наук БУРЫКИН А.И.

Ведущая организация - Т.О.О. "Лобике" Любинский

мояочноконсерьный комбинат

Защита диссертации состоится "

23 „ сентября. » 1997г.

ь ^_час на заседании диссертационного совета

К.063.4В.01 при Московском государственном университете прикладкой биотехнологии по адресу.- 103316, Москва, ул. Талалихина, 33

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУПБ

»22» аНгустд, „ 1997г.

Автореферат разослан

Учёный секретарь диссертационного совета,

кандидат технических наук, доцент . ЗАБАШГА а.г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Важнейшей проблемой пищевой промышленности, имеющей и огромное эколо! ическое значение, является сокращение потерь в технологии производства сухих сыпучих продуктов за счет совершенствования циклонной очистки, и изыскания резервов работы пылеулавливающих аппаратов.

Одним из путей увеличения продовольственных товаров является выпуск продуктов, полученных с использованием процессов сушки, что обусловлено высокой транспортабельность» и длительным сроком хранения этих продуктов. Однако процесс сушки молочных продуктов сопровождается образованием в отработанном теплоносителе большого количества пыли. Пыль загрязняя окружающую среду и оказывая неблагоприятное воздействие на работающих, одновременно вызывает преждевременный физический изнсс технологического оборудования и. потерю значительной части сырья и готовой продукции. Кроме того, большинство пылей пищевых производств способны, образовывать с воздухом взрывоопасные смеси, а ей отложения представляют большую покарнуо опасность.

Повышение эффективности очистки составляет одну из главных задач при разработке ноеых конструкций пылеулавливающих аппаратов, так как эффективная очистка воздуха & пищевой отрасли имеет не только санитарно-гигиеническое, экологическое, но и экономическое значение. Проблема снижения пылевых выбросов при условии рациональной технологии и правильной эксплуатации пылеулавливающих устройств может быть успешно решена, если для каждого вида продукта можно будет обоснованно выбрать пылеуловитель, обеспечивающий минимум выброса продукта.

В молочной промышленности эксплуатируются циклоны различных типов, которые различаются между собой по конструкции, и количеству установленных аппаратов в системе очистки. Практика эксплуатации средств очистки свидетельствует о. несоответствии фактической эффективности улавливания пылевидных продуктов паспортным, или проектным показателям и конструктивным возможностям циклонных установок. О важности и актуальности проблемы можно судить по высоким потерям продукта, которые в среднем составляют 0,5-0,6% от производительности сушилок, и всё возрастающим научным исследованиям, посвященным этой проблеме,которые широко просматриваются в публикациях за последнее десятилетие.

Решоние вопроса осложняется отсутствием б литературе полных сведений о физико-химических свойствах молочных порошков, режимных параметрах запыленного воздуха, противоречивых данных по вопросу эффективности циклонной очистки, отсутствием решений непрерывного контроля и оперативного обнаружения нарушения режима работы циклона на ранней стадии.

Повышение требований -к чистоте атмосферного воздуха приводит к необходимости совершенствования как технологии производства. так и режимов работы аппаратов пылеочистки.

Разработка технических решений направленных на повышение Б^фективности очистки воздуха от пыли, а также предотвращение пылеобрззоазния и пылевыделения, имеет важное народнохозяйственное значение. Эта проблема может быть успешно решена лишь совместными усилиями технологов и специалистов по процессам и пылеулавливающим аппаратам. В первую очередь должны быть приняты меры по уменьшению пылеобразования и пылевыделения в процессе производства и циклонной очистки воздуха.

Рабочая гипотеза. Анализ литературных данных позволил выдвинуть рабочую гипотезу о том, что раннее обнаружение накопившегося порошка в циклоне и оптимизация технологических и аэродинамических режимов работы пылеулавливающего аппарата будет способствовать снижению потерь сухих молочных продуктов с отработанным воздухом на раыылительных установках.

Цель и задачи исследований. Цель» настоящей работы является разработка конструктивных и технологических научно-обоснованных направлений уменьшения потерь сухих молочных продуктов с отработанным воздухом при пылеулавливании в циклонных аппаратах.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи,- исследование зависимости пылеуноса от технологических и аэродинамических режимов работы распылительной сушильной установки с циклонной очисткой воздуха;

. - установление расчётной зависимости критического диаметра частиц отделяемых в циклоне,- разработка показателей, комплексно характеризующих эффективность работы циклонных аппаратов,- :---—--

- разработка математической модели процесса ззбиадния циклона порошком;

- разработка способа раннего обнаружеьия накопившегося, порошка ь циклоне,-

- разработка методики и программного обеспечения расчета Фракционного коэффициента очистки циклонного аппарата,- разработка конструкции высокоэффективного циклона;

- апробация способа раннего обнаружения забившегося порошка & циклона в производственных условиях и разработка технической документации на устройство обнаружения.

Научная новизна.Установлена аналитическая зависимость критического диаметра частиц, отделяемых в циклоне, от конструкции циклона, режима пылеочиетки и физических свойств порошка. Получека трехфакторнэя математическая модель пылеуноса .заменителя цельного молока учитывающая технологические и аэродинамические режимы работы сушильной установки с циклонной очисткой воздуха. Представлена математическая модель расчёта частоты забивания циклона порошком в отдельном аппарате и системы очистки ъ целом. Получена расчётная зависимость временя индикации забивания циклона порошком, определены условия раннего обнаружения скопившегося порошка в циклоне, разработана номограмма расч8та времени обнаружения забившегося порошка ь аппгрэте. Разработана промышленная установка по раннему обнаружению забившегося порошка в циклоне (Полезная модель И 95100563/20, 001003).Сконстру-ирован экспериментальный высокоэффективный циклон (Авт.сайд. !£ 1445506, СССР). Для регулирования дисперсности сухих молочных продуктов и уменьшения потерь продукта с лылеуносом разработан центробежный распылитель жидкости (Авт. свид. !& 1310030, СССР). Практическая ценность и внедрение результатов. На основе проведенных исследований получены научно-обоснованныэ способы,позволяющие уменьшить потери сухих молочных продуктов с уходящим воздухом на распылительных установках с циклонной очисткой воздуха. Для контроля режима работы циклона разработано устройство, позволяющее обнаруживать фазу забивания циклона порошком на ранней стадии, (в течение Зс.) Внедрение рекомендуемых режимов работы сушильной установки и пылеулавливающих аппаратов позволили свести пылеунос до минимально возможных величин

Ряд, разработанных конструктивных и технологических решений по уменьшению пылеуноса (полезная модель №95100563/20) внедрены на Ялуторовском МКК и Любинсном ЫКК.

Оформлен и подписан лицензионный договор между ОмГАУ и заводом "Автоматика" на изготовление и внедрение & производство установки для обнаружения забившегося порошка в циклоне.

Апробация работы и публикации. Основные положения работы доложены автором и обсуждены иа:

- научно-техническом семинаре "Интенсификация процессов производства в молочной промышленности", г. Омск, 1966г.;

- научно-техническом совещание "Научно-технический прогресс б молочной промышленности", г. Омск, 1&97г.;

- научно технической конференции "Современные проблемы • научного обеспечения АПК и подготовки кадров", г. Тюмень, 1969,- Всесоюзном научно-техническом симпозиуме "Актуальные проблемы переработки молока и производства молочных продуктов." г. Вологда, 1ЭЙ9г.;

- Всесоюзной научно-технической конференции "Электрофизические методы обработки пищевых продуктов и . сельскохозяйственного сырья", г. Морква, 1959г.;

- научно-технических конференциях профессорско- преподавательского состава, научных работников инженеров и аспирантов ОМГАУ г. Омска, 1986- 1996г.;

- расширенном заседание специальных кафедр факультета технологии молока и молочных продуктов ОмГАУ, г. Омска 1996г.

По материалам диссертации опубликовано 1в печатных работ,в том числе 2 авторских свидетельства (А.С.№1445606, А.С.№1310030 и одно свидетельство на полезную модель (№95100563/20). Структура и ебьём работы. Диссертационная работа состоит из: введения. 5 глав, включающих обзор литературы, теоретических и экспериментальных исследований, методов исследований, ' выводов, списка литературы, программного обеспечения, приложений.

Содержание работы изложено на 175 страницах машинописного текста, в том числе 44 таблицах, 23 рисунках. 6 программах на языке Бейсик, акте внедрения. Список использованной литературы включает 133 наименования отечественных и зарубежных авторов.

. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранного направления, работы, сформулирована цель и задачи исследования, определены основные направления реализации цели, показана научная .. новизна и практическая ценность работы.

В первой главе проведён анализ публикаций, по изучению-процесса пылеулавливания в циклонных аппаратах и, перспективных направлений их использования. Изучены .основные .причины . .повышен,-

него пылеуноса и способы их устранения. Рассмотрены конструкции циклонов, широко применяемых в молочной промышленности и аналитические методы оценки эффективности работы пылеулавливающих аппаратов.

Аналитические и экспериментальные исследования, проведённые при выполнении работы, базируются на фундаментальных трудах и исследованиях Г.А.Кука. А.В.Лыкова. Н.Н.Липатова. К.К.Полянского, В.Д.Харитонова, Е.А.Штохмэнэ, G.G.Allandera и др. В качество основных работ по проблемам математического моделирования были использованы труда Б.В.Гнэденко, Ю.Л... Касшкяпо, В.5. Налимовз, А.А.Маркова, Ч.Хиксз. Д.Химмельблау и др.

Анализ состояния вопроса позволил сформулировать рабочую гипотезу и обосновать цель и задачи исследования. Во второй главо изложены вопросы теоретических исслодсесинЯ процесса пылеулавливания, способа обнаружения забившегося порошка а циклона и его устранение.

На основе рассмотренных з глазэ теоретических основ цент-робенно-инерционнсго пылеулззянзшия получено уравнение» расчета предельного диаметра частиц отделяемых а циклопе, для случал установившегося процесса оседания пыли под действием центрсеоз-ной силы а изотермическом потоке rasa.

j __ li/AlSJZ,,. /,)

CL'infi - — I/ 5r.jOm¿ 'М' * {1>

Полученная аналитическая формула учитывает физические свойства порошка и конструктивные особенности цикленных аппаратов. Расчетные данные по определению предельного диаметра частиц для установок "Нкро-Атомайзер", "ВРА-4" показали незначительное расхождение между экспериментами и теоретическими данными.

Для сравнительно:! сценки работы циклонов предлагается использовать показатели, комплексно характеризующие эффективность очистки пылеулавливающих аппаратов. Показатели классифицированы на три группы. К первой группе относятся аэродинамические и конструктивные - разделяющий фактор, приведённая запыленность воздуха, коэффициент очистки и аэродинамическое сопротивление циклона. Ко второй группэ величины, характеризующие физические сйойства порошка: дисперсность и плотность частиц сухих молочных продуктов и к третьей группе - показатель, характеризующий затраты энергии на очистку запыленного воздуха - энергоёмкость

процесса очистки. В таблице 1 приведена сравнительная оценка работы циклонов, наиболее распространённых в молочной промышленности.

Таблица 1

Сравнительная оценка работы циклонов.

Ед. Циклоны , установок

N Показатели Ниро- БРА-4

изм. Нема-500 осв* Атомаизер

1 Скорость воздуха

на входе в циклон м/с 1-4.1 , 15.2 15,0 14.7

2 Разделяющий

фактор Гг 20, 4 »2,8 22,5 12,8

3 Запыленность воз-

духа на входег г/м3

фактическая 4.6 7.1 2,6 6,0

приведенная г/нм 3 6,1 9.0 3,7 7,9

* Нагрузка на циклон

(по порошку) кг/ч 27 100 12 152

5 Коэффициент

очистки « 97.а 07,1 90,4 97,6

6 Аэродинамическое

сопротивление Па 1 400 3500 1 ООО 1600

7 Энергоемкость Па г7нм

очистки 3 230 389 270 202

8 Предельный диаметр отделяемых

частиц мкм а 9,а а 12

9 Медианный диаметр й»« мкм 29 31 . 18 25

10 Число циклонов - 4 1 12 ; 2

*ОСВ - отечественная сушилка воздушная (Степногорский МКК)

**3500 - 1300/1700 (циклон/скруббер) Циклонная очистка воздуха, наиболее широко применяемая в Промышленности .имеет существенный недостаток, - при забивании циклона порошком потери последнего "увеличиваются--до— 60-кг. час. Среди основных причин способствующих этому событию является.- срыаы налипшего продукта со стенок сушильной башни распыли -

о - ' ■ - -

тельной установки и циклонов, локальные подсосы воздуха в циклон и неэффективная гомогенизация распыляемого продукта. Предсказать и учесть забивание циклона порошком в течение сушильного цикла не представляется возможным, так как процесс носит стохастический характер с счётным множеством состояний. Переход от нормального режима очистки к моменту забивания циклона порошком происходит скачком. Для прогнозирования наблюдаемого процесса в работе использована стохастическая модель, разработанная русским математиком Марковым A.A. Адекватность модели реальному процессу подтверждается высоким уровнем, критерия Пирсона (хг). В таблице 2 приведены рясчЗтньгэ донные частоты забивания циклонов порошком.

Таблица 2

Частота забивания циклонов порошком

№ Циклоны Вероятность забивания n-числа циклонов Надёжность работы (¡ИСТОМЫ очистки

0 1 2 3 4

1 Отечествен-

ная установка 0,26 0,72 - - 0,28

2 ВРА-4

РС-ЮООА 0,16 0,45 0,36 - - 0,64

3 НЕМА-500

ЦТ-500 0,23 0,41 0,26 0,03 0,07 0,991

4 НИРО-

АТОМАЙЗЕР 0,32 0,33 0,21 0,07 0,02 0,999

Для исследования частоты забивания пороглком разработано устройство для обнаружения и удаления накопившегося порошка из циклона - индикатор для циклона, функциональная схема которого представлена на рисунке 1. Циклон соединён с вакуумметром (3) через воздуховод, на линии которого установлен дроссельный клапан (4) сообщающийся с атмосферным воздухом. . Для • устранения ложного сигнала датчик уровня порошка (8) выполнен в виде открытой трубки, один конец которой вмонтирован в циклон, а другой соединён с вакуумметром. Входное отверстие датчика уровня размещено у разгрузочного устройства циклона, при этом в боко вой поверхности трубопровода датчика выполнены продольные про-

Рис . I . ИНДИКАТОР ДЛЯ ЦИКЛОНА . .

I - циклон ; 2 - блок сигнализации ; 3 - вакуумметр ;

4 - дроссельный клапан ; 5 - гурникетный затвор :

6 - электромагнитный клапан• ; .7 -,'шиберные перёгоролли' 8 - датчик уровня пороика 9 - пневмотззсоа." -*'

. в ■ ■ - : , ■ ' . • - "

рези, расположенные по периметру выходного Ьтверстия (полезная модель № S51005&3). Для удаления з-абиашегося порошка из циклена при аварийном состоянии предлагается отсасывать продукт в пно-вмотрассу (9), для этого основание цчклона соединяется с пно~ вмотрассой с помощью воздуховодов. Скорость вывода порошка уве-."мчиваотся в два раза, если установить два отвода. Контроль ргботы и вывода порошка осуществляется следующим образом. При нормальном режиме циклона вакуумметр (3) показывает определенное разрешение (Н). При начальной стадии забивания нарушается рг»им работы циклона и воздух, поступападй в дроссельный клапан (•1) из зтмосфзры, сюшзог величину разрожшя. Снижение разрешения итоге установленной величины приводит к • включен',5» блока сигнализации (2) и включению электромагнитных клопано» (б). Забившийся порошок выводится через турниг.етний затвор (5) н через воздуяо&оди э гоевмотрзсеу (9) с киберныма герстородкеми (7). При устранении забившегося порошка злехтромагнитные клало-ны отключаются и восстанавливаются в начальное положение.

Для расчёта времени обнаружения забивания выведено аналитическая зависимость, формула которой тлеет вид:

Y^./fíL-^ '-i/JT)/d\c а)

Формула (2) учитывает аэродинамику процесса пылеулавливания и конструктивные элементы индикатора, и позволяет осуществлять целенаправленные мероприятия по ранкзму обнаружению забившегося порошка а циклоне. Для оперативности определения времени обнаружения составлен алгоритм и программа расчёта на языке BASIC, а такхе построена номограмма (рисунок 2). Предлагаемая гемограмма составлена для сушильных установок, применяемых в молочной промышленности.- РС-1000Л, ВРА-4, PC-ÍOOO; при использовании номограммы для установок НЕМА-500. НИР0-АТ0МАЙЗЕР, время обнаружения забиеания циклона порошком следует уменьшить в два раза. Использованиэ номсгрзммы позволит правильно выбирать оптимальнее место установки индикатора и, учитывая режим шлеочистки циклона, определять 'время обнаружения забившегося порошка нэ ранней стадии.

Ъ третьей главе описаны экспериментальная установка по определению запыленности воздушных потоков и методики исследований изучаемых параметров. Эксперименты проводились в производственных условиях на Любинском и Ялуторовском МКК и в лабо-

раториях ОмГАУ. В качество объектов использовались молочныэ продукты - сухой заменитель цельного молока (ЗЦМ, ТУ 10.02.02,72.63, сухое цельное молоко (СЦЦ, ГОСТ 4495-37), сухоо обсзхси-рэнное молоко (СОМ, ГОСТ 10970-87). Исследование пылеуноса сухих молочных продуктов осуществлялось па распылительных сушильных установках "ВРА-4" и "Ниро-Атомайзер".

Для определения фпзико-химич-гских показателей исследуемых сбъектоэ применялись стпндгртшз матодики. Использованы текот специальные методики: анализ Солксв молока до и после очистки осуществлялся методом двумерного электрофореза, запыленность воздушных потоков определялось гравиметрическим методом _ внешней фильтрации с использованием тканевых фильтров марки АФА-ВП20, плотность частиц молочного порошка измерялась манометрическим мэтодом, дисперсный состав пыли определяли микроскопическим методом.

Обработка результатов экспериментов осуществлялась методом регрессионного и корреляционного анализа на 1Б.М-468.

8 четвёртой главе представлены результаты исследований по разработке научно обоснованных способов снижения потерь сухих молочных продуктов при циклонной очистке воздуха.

Для нахождения оптимальных режимов сушки и очистки запыленного воздуха в циклоне обеспечивающим минимальные потери порошка ЗЦМ был проведён полкай трЗхфакторный эксперимент, где выбранные параметры имеет следующие интервалы варьирования (табл. 3). В качестве целевой функции критерия оптимизации при-

Таблица 3

Факторы Еди ницы Обоз- Уровни Центр Шаг

измере- ченио экспе- варьи-

ния нижний верхний римента рования

Массовая доля

сухих веществ

в распыляемом

п родуктэ % V Л1 36 46 42 4

Эффект гомо-

г е низации

продукта % 70 90 80 10

Разрежение мм.

воздуха в су- вод

шильной башне ст х? 5 15 10 5

и

нят пыле у кос сухого 3UM - У.

Реализация трехфакторного эксперимента позволила получить уравнение регрессии первого поря дм, адекватно описывающее функциональную зависимость пылеуноса от варьируемых факторов.

У - 4,0S&-1>2SSX1-0.756X2+0„413X3-0,3S3X1-X2 /3/

В результате анализа уравнения регрессии были определены рациональные технологические и аэродинамические режимы работы сушильной установки с циклонной очисткой воздуха: микимапьшэ потери порошка равны при распылении продукта с массовой долей сухих веществ 46й .эффекта гомогенизации смеси 90% и разрежении воздуха ь сушильной баинэ БОПа. На рисунке S полазана заьиси-мость пылеуноса ЗЦЫ от массовой доли сухих веществ б распыляемом продукте и пылеунос при забивании циклона порошком через интервалы времени.

Анализ исследований указывает на количественную зависимость потерь сухих молочных продуктов от массовой доли сухи» веществ а распыляемом концентрате. Так потери СОМ при распылении 40Ж концентрата достигают 7,33 кг. ь час при 44% снижаются до 2.23 кг. ь час.Прн выработке ЗИМ: при 40% концентрате - 4,03 кг. в час 46% - потери"равны 0,79 кг. в час т.е. снижение пылеуноса в исследуемом диапазоне приблизительно d 6 раз.

Результаты исследований на распылительной установке "Ниро-Атомайзер" подтверждают газисимость потерь распыляемого молочного продукта от содержания а нём сухих вощеста.- при 40% потери

достигают в среднем 3,5 кг/ч, при 46% - 1,2 кг. т.е. они уменьшаются в три раза. Наиболее интенсивное снижение потерь, наблюдается & диапазоне от 40 до АА%.

Дисперсность частиц сухих молочных - продуктов представлена ь тэЗлице 4.

При исследовании ачализиро&ались о<5рззцы СЦЫ распылительной установки "Ниро-АтомаЯзер". СОЦ, ЗЦЫ и СЦМ распылительной установки "ВРАЧ". Исследование дисперсности 'проводилось при установившемся,работы._ сушильных_.__у становок._ При отборе проб сухих- молочных продуктов одновременно определялась массовая доля сухих веществ в распыляемом продукте, допол нительно отмечалось место отбора пробы.

Сравнивая экспериментальные распределения можно заметить

пг

и

<3

Е3

ъ

I2

I1 II

л 2

/ 1 ГА £ >

ЧЛ ( Г\ Л ,1! 1 «Г 1

\ I п Г « ¡ X / \

1 4 1 1 !

— \ 1 ч—----- 1

40 И ЧЪ М 45 ¿6 £

кассовая доля сухих зецеств в распыляемом продукте, %

Рис. 3 . ЗЛЙЯНИВ МАССОВОЙ ЮЛИ СУХИХ ВЕЩЕСТВ НА ПОТЕРИ СУХОГО ЗЦМ РАСгШИШЬНОЯ УСТАНОВКИ " ЗРА-4 "

1 - нормальная реяин работы установки :

2 - пылеунос при забивания циклона пороиком,

а- через Ь минут ; б- через 10 ; а - через 15 кинут.

Таблица 4

Основные числовые характеристики логарифмически -нормального закона распределения частиц заменителя цельного молока распылительной установки

"ВРА-4" (фасовка)

» Основные Обоз- Массовая доля сухих веществ

характерис- наче- 5 - %

тики ние

36 42 46 50

51.6? 64,07 46.53 57,97 37,72 47,47

4 Среднее квад-ческое

отклонение о 1 ,62 1,55 1 , 58 1,56

5 Дисперсия V) 2,62 . 2,4 2 5 2,43

6 Коэффициент

вариации, % V 5 4 3 2

7 Критерий Пирсона:

расчетный X2 лр 0,025 0,015 0. 033 0,138

табличный Хр 2,7 1,6 2, 1 3,3

6 Критерий

Романовского р 1 ,219 1,219 1 , 401 1,365

9 Коэффициенты а 3,34 3.59 3 , 54 4,03

распределения в 0, 48 0,436 0, 458 0,447

10 Степень агломерации частиц,- % 53 Е4 79 82

11 1 / 6| 5 0 - 45,7/17,4 56,2/23,4 73,5/29 90,4/37,2

различия в содержании частиц по фракциям. Математическая обработка результатов показала, что распределение частиц молочного порошка подчиняется логарифмически-нормальному закону. Расчет основных численных характеристик логнормзльного закона осущест-■ влялся по разработанной программе "ЮСЬКЖ".__Оценка адекватности

1 Математическое

ожидание

(среднее), мкм 31 .66 39.85

2 Медиана , мкм 550 28.22 36.23

3 Мода , мкм . 5о 22,41 29,96

и

логнормального закона экспериментальным данным осуществлялась' с помощью критерия Пирсона С?2) и критерия Романовского (Р). Так как во всех образцах расчетное значение критерия Пирсона Хр'^х и критерий Романовского Р « 3, то это подтверждает правильность выбора логнормального закона распределения /см.табл. 4/.

С повышением массовой доли сухих веществ в концентрате увеличивается средний диаметр частиц и одновременно снижается коэффициент вариации, т.е. молочный порошок имеет более однородную дисперсность.

На рисунке 4 представлены интегральные кривые распределения СОМ в логарифмически-вероятностной координатной сетке.

Исследование физико-химических показателей сухих молочных продуктов, при очистке отработанного воздуха, проводилось на установке ВРА-4.При паспортных режимах работы сушилки и 500 циклах обнаружены отклонения показателей в месте фасовки, до и после циклонного аппарата. Средние данные результаты исследования приведены в таблице - 5.

Результаты анализов показывают, что в процессе циклонной очистки воздуха происходит снижение содержания массовой доли влага в циклонной фракции порошка, уменьшение степени агломерации частиц молочных порошков и повышение дисперсности частиц.

Для исследования изменений во фракционном составе сывороточных белков сухого обезжиренного молока была проведена алек-трофоретическзя разгонка. Сравнивая фракционный состав сывороточного белка сырого молока с фракционным составом сывороточного белка сухого обезжиренного молока до и после циклона обнаруживаются незначительные изменения во фракционном составе. В сы вороточном белке частиц СОМ на выходе из циклона отсутствует Фракция р. лактоглобулинэ А. Фракция ;з-лгкгоглобулинов в сыром молоке, в сухом продукте при фасовке, до и после циклонной очистки не претерпевает изменений.

В пятой главе изложены результаты исследований эффективности пылеочистки циклонных аппаратов при использовании предлагаемых способов. Внедрение режимов оптимизации работы сушильной установки ВРА-4 и . циклонов позволит увеличить производительность установки, при этом уменьшить пылеунос ЗЦМ на 3 кг. в час и получить экономию порошка, за счёт уменьшения пылеунсса, до 6 тонн в год. В главе даны методические рекомендации по расчёту фракционного коэффициента очистки циклоид. Разработанный алго-

Vi «.9 S3¿

I 95

t? <30

ä m

h g SB

S м

fc 3fl

1 § (0

§ S

1 i

!

1 ]

i !

1 1 /

1 «y

1 i , /1

1

1 i 1 : ./- i ^

1 lili; j ; >т

! 1 ¡ ! ■•/ -1 X í

1 1 í> X" 1

• 1 ./1 1

i 1i ¡ 1

1 'IX I I

— 1 i 1 „-■ \— '"I

tt Ну ! ,-f* y -»i \ 1 1 v- 9 1 !

/ 1 t !

i УЧТ _L_L

2 3 h 5 € 8 10

'Ъиамгтр V Q, un U ¿j4 j KJ-4.

га 30

Рис. '4 . ДИСПЕРСНОСТЬ ЧАСТИЦ СУХОГО ОБЕЗЖИРЕННОГО МОЛОКА РАОШмШЬНОЯ УСТАНОВКИ "3PA-V

I - iL

ниход из циклона ; 2 - вход в циклон.

16

Таблица 5

Изменение физико-химических показателей сухих молочных продуктов

Показатели Единицы измерения ЗЦМ СОМ

фасов до [после фасов ДО после

ка 1 ка

циклона циклона

1.Массовая доля,-влаги % 5,2 5,0 4,5 4,0 3.4 3.2

жира % 18 18 , 18 0,6 0,6 0.6

2. Кислотность Т 20 20 20 18 18 13

3. Индекс растворимости мл. сырого осадка 0,2 0,2 0,25 0,1 0, 1 0.15

4. Средний размер' частиц мкм 40 25 14 30 21 13

5.Степень агломерации порошка % 54 60 58 12 8 ■ 6

СОМ при массовой доле сухих веществ - 403 ЗЦМ - 42»

ритм и.программа расчета позволили оперативно оценить эффективность работы циклона ВРА-4: так например для частиц ЗЦМ диаметром 11 мкм. фракционная степень очистки составляет 17%.

В рекомендациях по расчету w конструированию устройства по обнаружению забившегося порошка в циклона приведены результаты расчЗтов датчика индикатора для циклона, определены условия его работа и конструктивные параметры индикатора, которые обеспечивают раннее обнаружение забившегося порошка в циклонном аппарате.

Производственные испытания индикатора для циклона показали его надёжность, простоту в обслуживании. Индикатор внедрён на Ялуторовском МКК комбинате. Учитывал несложность конструкции устройства и его невысокую стоимость, технически возможно осуществить массовое производство индикаторов, что позволит решить вопрос оперативного контроля за работой циклонов.

На рисунке 5 представлена конструкция циклона /АС.!И445805/ Циклон работает следующим образом. Поток газа из сушильной башни через, тангенциальный входной патрубок 3 поступает в цилкн-

Рис.- 5. ЦИКЛОН ■

I - корпус циклона ; 2 - тангенциальный патрубок ; 3,4 -усеченные конусы ; 5 - обечайка ; б,II - патрубки ; 7 - распределитель хндкости: 8 -.отразатель ; 9 - канал ; -10----патру-—

Сок ; 12 - клапан ; 13 - нлвзовый затвор ; 14 - ¡»льцевая цель ; 15 - рзгудятор .уровня ; 16 - датчик „

дрическую часть корпуса "1 и в кольцевом зазоре между патрубком 10 и цилиндрической частью корпуса 1 приобретает вращательное движение. Под действием сил инерции и сил тяжести выделившиеся из потока частицы продолжают оседать в замкнутом неввнтилируе-мом пространства и через шлюзовой затор 13 выходят в сборник продукта. Оставшиеся в очищенном потоке частицы продолжают выделяться из газа в обечайке 5, внутренняя поверхность которой смачивается тонким слоем орошающей жидкости (например, молоком), подаваемой через распределитель 7 обечайки 5 и сужающийся кольцевой канал 9.

Мелкодисперсные частицы налипают на мокрую поверхность, смешиваются с жидкостью и через отводящий патрубок 11 с клапаном 12 удаляются вместе с потоком жидкости на повторную технологическую обработку.

Лабораторные испытания циклона показали высокий к.п.д. -93,3%, энергоёмкость процесса очистки составляет 105 Па/г/нм3. предельный диаметр отделяемых частиц СОМ равен 7,6 мкм.

Выводы

1. Предложена математическая модель процесса очистки . запыленного воздушного потока в циклонном аппарате, исходя да которой выведены общие характеристики движения частицы, а именно.• расчет минимального диаметра отделяемых частиц, времени процесса очистки и показатели комплексной оценки эффективности очистки в пылеулавливающем аппарате. " '

2. Представлена математическая модель способа обнаружения забивания циклона порошком; получена зависимость для определения ■ времени обнаружения забившегося порошка в циклоне на ранней зтадни. Разработана номограмма расчета времени обнаружения забившегося порошка в циклоне.

3. В результате ¡экспериментального исследования процесса очкст -'.'л отработанного воздуха в циклоне, с привлечением математического метода планирования эксперимента, определены оптимальные таремэтры процесса сушки, обеспечивающие минимальные потеря :i,2 кг в час) сухого ЗЦМ.

I. Экспериментально установлена частота забивания одиночного тклонз молочным порошком и:системы очистки в целом. В среднем ta сушильный цикл циклоны забиваются 3 раза, при паспортных >ежимах процесса сушки. Предложена вероятностная модель оценки ¡астоты забивания циклонных аппаратов порошком и рассчитано птимальное количество циклонов в системе очистки.

6. Экспериментально исследовано изменение физико-химических показателей сухих молочных продуктов ь процессе сушки и очистки в циклонных аппаратах.

6. На основании теоретических и экспериментальных данных разработана методика инженерного расчета индикатора циклона и выполнен расчет промышленного образца.

7. Изготовлен зкепориментальный образец индикатора циклона, (Полезная модель (¿95100563/20) который при производственных испытаниях на Ялуторовском ЫКК показал высокую надежность, раннюю стадию обнаружения забившегося порошка (в течение Зс.). отсутствие отрицательного воздействия на процесс очистки и качества улавливаемого молочного порошка.

S. Разработана методика и программа расчета на ЭВМ фракционного коэффициента очистки циклона. 9. Внедрение режимов оптимизации работы распылительной установки с циклонной очисткой воздуха позволит увеличить её производительность на 102!. уменьшить потери сухого ЗЦМ на 3,1 кг. в час и получить экономию порошка до 6 тонн в год. 10. Разработана лабораторная'конструкция высокоэффективного циклона; к.п.д. циклона составляет 95,6л (A.C. №1445006).

Публикации по темэ диссертационной работы

1. Лисин П.А.,Покззаньева H.A. Исследование эффективности работы пылеулавливающих устройств распылительной установки. . -Труды ОмСХИ, 1956, с.12-14.

2. Иванов В.Л., Лисин П.А. Анализ белков молока методом двумерного электрофореза. - Молочная промышленность, 1967, И 2, с. 5.

3. Лисин П.А., Мусатенко А.П., Панзсекков Н.С. Оптимизация режимов работы сушильной установки ВРА-4. - Тезисы докладов НТК. г. Омск, 1957, с. 11.

4. Лисин Г).А., Мусзтенко Л.П., Стукалоаз H.A., Фиэлкоь Я.М. Графический метод оценки дисперсности сухих молочных продуктов. - Труды ОмОХЛ, г. Омск, 1935, с. 13-15.

5. Лисин П.А., Клятвина O.A., Ердекова Е.Е., Иванов U.E. Причины повышенного пылеуносэ на распылительной установке ВРА-4. - Труды ОмСХИ. г. Омск, 1936, с. 17-18.

6. Лисин П.А., Мусотенко А.П. Баку^мметрический индикатор забивания'' циклона-порошком?Омск. ЦНТИ, кнформ-листок.

№ 3-89. 1939, - 4 С. 7. Лисин П.А., Иванов В. Л., Мусатенко А.П. Расчбт времени индикации забивания циклона порошком - Тезисы докладов Всесоюзного научно-технического симпозиума. г.Вологда. 1959, с. 207-206. . 6. Иванов В.Л., Скоков A.n.. Лисин П.А. Совершенствование -электро<£оретического метода анализа различных белковых систем. - тезисы докладов НТК, г, Тюмень 1959, с. 90. 9. Лисин П.А., Иванов В.Л.. Мусатенко А.П., Скоков А.П. Индикатор для циклона. - Молочная н мясная промышленность. 1990, № 5, с. 33-34.

10. Лисин П.А., Иванов В.Л., Скоков А.П. Индикатор контроля режима работы циклонов. - г. Омск. ЦНТИ, информ листок )!> 66-91,

1991.

11. Лисин П.А., Иванов В.Л.. Мусатенко А.П. Определение времени обнаружения забивания циклона порошком. - Пищевая промышленность. 1991, № 6, с. 46-47.

12. Лисин П.А.. Мусатенко А.П., Петрова И.А., Полянский К.К. Способ обнаружения забивания циклона порошком. - Труды ОмСХИ,

1992. г. Омск, с. 15-16.

13. Полянский К.К.. Лисин П:А., Губаренко М.В. Изменение физических показателей ЗЦМ. - Труды ОмСХИ, 1992, г. Омск, с. 16-20.

14. Полянский К.К,. Иванов В.Л., Лисин П.А. Изменение дисперсности сухих молочных продуктов • полученных на распылительной установке ВРА-4. - Пищевая промышленность. 1993, И 3. с. 13-14.

15. Лисин П.А., Иванов В.Л., Скоков А.П. Indicator Continuously controls cyclone operation. - журнал Science Technics. TTia Information Agency Russian Jeneral register. 1993 IS 1. c. 6

Авторские свидетельства

16. A.C. № 1310030 Центробежный распылитель жидкости. /Мэрхинин Г.В., Малышкина О.Г., Лисин П.А., Старикова С.И. - Опублик. в Б.И. 1967. а 16/

17. A.C. И 1445606. Циклон /Мусатенко А.П., Панасенков Н.С., Лисин П.А. - Опубл. в Б.И. 1989. № 16/

16. Полезная модель № 95100563 /20,001006. Устройство для обнаружения забивания циклона порошком. /Лисин П.А., Мусатенко А.П., Иванов В.Л. 1995./

■Условные обозначения

й4.пр. - предельный диаметр частиц отделяемых в циклоне, м,-

т - время индикации забивания циклона порошком, о; цо - динамическая вязкость газл, Па. с; Ятв - плотность частиц, кг/м3;

>о - плотность газа, кг/м Р - давление воздуха, Па,-

н - разрежение воздуха в основании циклона, Па,-Т - температура. К; <5 - диаметр частиц, ы,-

йео " меДиаН1Шй диаметр, при котором масса всех частиц пыли меньше или больше составляет 50%; ' ^лшетР частиц, улавливаемых на 50Ж; Оц - величина, характеризующая дисперсию

величины в функции фракционной степени очистки

Пф (б),"

- стандартное отклонение величины ; Г2 - радиус циклона, м; г2 - радиус выхлопной трубы циклона. М; п - число оборотов воздушного потока вокруг выхлопной

трубы циклона; К - коэффициент пропорциональности равный 1,9-4-10"5 С / (м-Па172);

Рам Рн - атмосферное и рабочее давление воздуха в

точке отбора сигнала, Па; V - объём рабочей системы, м3; б - диаметр дроссельного клапана, м.

ъ