автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СУШКИ САХАРА-ПЕСКА В ВИБРОКИПЯЩЕМ СЛОЕ

-¿¡Г-

МИНИСТЕРСТВО ШСШЕГО К СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РСЖСР

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ПУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИЖТ1ГОТ ПИЩЕВОЙ ПРСМШЕННОСТИ

На правах рукописи

Для служебного пользования

Экз. Р36

Либерии Григорий Идыта

жгопий Илыга 1

±к н

УДК: 664.12-492.047.096.5(043.3) + 663/664.047.096.5(043.3)

СОВЕИПЕНСТВСЕАШЕ СУНКИ САЯАЕА-ПВСКА

В ВИБРСКИПЯРЫ слое

Специальное» 05.18.12. Процессы и аппарат пищевых производств

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических науж

Носхм - 1986

Работа выполнена в Московском ордена Трудового Красного Знамени технологическом институте пищевой промышленности.

Научный руководитель - заслуженный деятель науки и техники

1=СФСР, доктор технических наук, профессор С.Н.ГгеВЕНШ.

Сфто^&лънып оппоненты - доктор технических наук, профессор

Г.Д.КАВЕЦКИЙ,

кандидат технических наук А.П.ГНСИН..

ведущая организация - Государственный институт по проектированию предприятий сахарно? промышленности С Гипросахпром ).

Защита состоится " ¿а" 1986 г.

» часов на заседании специализированного Совета

К 063.51.СР при Московской ордена Трудового Красного Знамени технологическом институте пищевой промышленности по адресу: 125®0, Москва, А^-60, Волоколамское шоссе, д.II.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке института.

Автореферат разослан " '¿1* ^илм 1986 г.

Уяекый секретарь

специализированного Совета

кандидат технических наук И, II.Савина

СВОД ХАРАКТЕРИСТИКА РАБСГШ

Актуальность проблемы» ХХУП съезд Коммунисгической партии Советского Союза поставил задачу интенсификации народного хозяйства страны путем разработки и внедрения принципиально новых технологий и техники новых поколений, обеспечиващих наивасщую производительность и эффективность. Такал задача стоит и перед сахаргеши заводами Агропромышленного комплекса СССР. Конечной стадией технологических процессов свеклосахарных к сахарорафинадных производств является суша и последующее охлаждение сахара-песка, которые в значительной мере определяют качество готового продукта и эффективность его изготовления. Однако, подавляющее большинство сахарных заводов страны оснащены сушиль-но-охдадительшми установками { СОУ ) барабанного типа, отличающимися крайне низким энергетическим КЦП ( порядка ICK ), значительным измельчением кристаллов сахара-песка ( до 10* - I5?i ), больший весом и габаритами.

В течение значительной части производственного сезона температура охлажденного продукта на выходе из СОУ превышает допустимую по технологическим требованиям величину, что препятствует внедрению в промышленности прогрессивного бестарного способа хранения сахара-песка.

На смену СОУ барабанного типа приходят установки для конвективной сушки и охлаждения сахара-песка в псевдоожижекном состоянии. СОУ втого типа отличаются более высокой интенсивностью и меньшими габаритами. Но замена эта происходит недопустимо медленно. Основными причинами этого являются трудности в создании устойчивого аэроскихенного слоя и значительные удельные затраты электрической и тепловой энергии на поддержание взве-венного состояния слоя и конвективную сушку продукта. Прео-

~~ РГАУ-МСХА •

- нм»ни К.А. Тимирязева UK.: иуенц н.И. Железнова фу.ьд научный литературы

деление этих недостатков следует, по нашему ынению, искать в переходе тс комбинированному кондуктивно-Еонвектявному способу сушки сахара-песка в виброаэроожккенном слое.

Высокая эффективность такого, ранее не применявшегося, кон* бинироьанного способа суши сахара-песка может быть достигнута путем оптимального сочетания его отдельных составляющих. Это, в свою спередь, предопределяет'необходимость исследования и математического описания процессов ковдуктивного и конвективного подвода теплоте при сушке, конвективного охлаждения продукта, вибрационной к аэродинамической организации псевдоохиженного слоя в их сочетании, а также разработки рациональней технологической схеш и основного рабочего органа СОТ, о помощью которое можно будет реализовать указанный способ и внедрить его в про- -мышленность.

Работа является частью теш 06.34 комплексной научно-технической программы "Продовольствие".

Цель работы - создание новой высокоэффективной сушкльно-охладительной установки и поиск на ОВМ ее оптимальных ( по обобщенному критерию экономической эффективности ) режимных и конструктивных параметров, выполненный на основе аналитических и экспериментальных исследований в натематического описания совмещенных процессов и комбинированных способов сушки и ох.шздения сахара-песка.

Научная новизна работы*:

- предложена и обоснована аддитивная целевая функция оптимизации процессов сушки и охлаждения, которая сводится к мини-

* На всех еталах выполнения диссертационной работы научный консультантом бил к.т.н., доц. С&роедов В.И.

мизации сумма эксшгутационных затрат, необходимых для испарения I кг влаги при соблюдении технологических ограничений по производительности установки и качеству продукта;

- составлена универсальная ( в общем виде ) математическая модель основных и вспомогательная процессов и оборудования СОУ;

- на основании аналитических исследований получены уравнения для расчета продолжительности процесса охлаждения сахара-песка;

- проведены экспериментальные исследования и получены уреэ-некня, списывагацие хинетгасу нагрева и сушки сахара-песка, гидродинамические особенности вибрэаэроожюгенного слоя, изменения фракционного состава и уноса продукта в характерной { для нового способа сушки ) области изменения параметров процесса;

- на основании указанных исследований и раскрытой мак этической модели установки для сушки и охлаждения сахара-песка разработан и передан во Всесоюзный отраслевой $оэд алгоритмов и прогрею» ( С®АЛ ) алгоргш расчета целевой функции, конструктивной

я режимной оптимизации СО?.

Практическая ценность работе:

- для реализации кондуктивно-конвехтивного способа сушки сахара-песка разработан новый многофункциональный рабочий орган рушильной камеры - теплогазораепределитель, осуществляющий одновременно коццуктивный подвод теплоты г высушиваемому продукту, беспровальную организацию псевдоогжженного слоя, конвективный догрев и равномерное распределение потока воздуха;

- по разработанной математической модели я алгоритмам составлены программы и произведена на ЭВМ оптимизация ССУ, в результате которой определены оптимальные конструктивные и режимные параметр! ее вспомогательного и основного оборудования;

-6- проведена заводские испытания и принят к внедрению хон-дуктивно-конвективный способ,сушки сахара-песка, а также выданы рекомендации по охлаждению сахара-песка с использованием охлади тел ей г оз дут: а косвенно-испарительного типа*

Пиброаэросуткилъная установка с новым рабочим органом признана изобретением. Годовой экономический эффект от внедрения составит 30 тыс. рублей на одном заводе со средней производительность» 3 тыс. тонн переработки свеклы в сутки.

Аштуубация и р&ботн. Основные положения диссертационной работы докладывались на 1-ой Всесоюзной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов "Управление производством к автоматизированные системы управления" ( г.Одесса, Г°80 г. ), конференции молодых ученых КТКГШ ( г.Иосква, 1982 г. ), Всесоюзной научной конференции "Пути совершенствования технологических процессов и оборудования для производства, хранения и транспортировки продуктов питапкя" С г.Москва, 1984 г. ), 2-ой научно-практической конференции молодых ученых и специалистов по актуальным проблемам Продовольственной программы (г,Воронеж, 1985 г. ), 5-ой Всесоюзной научно-технической конференции "Электрофизические метода обработки пищевых продуктов" ( г.Москва, 1985 г. ).

По теме диссертации опубликовано 5 печатных рабог.

Структура и |объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, выводов, описка литература ( 148 наименований ) и приложений. Основное содержание изложено на 197 страницах, включая 37 рисунков и 14 таблиц.

ССДЕШШЕ РАБОТЫ

Во введения обоснована актуальность теш диссертации, из-

\ ■

ложена цель и назначение работы,

В первой главе приведена краткая характеристика тешгофизичес-ких и механических свойств сахара-песка и основные требования к его сушке и охлаждению с учетом утвержденной в 1985 году "Инструкции по ведение технологического процесса свеклосахарного производства", предусматривающей дополнительные, более жесткие требования к конечной влажности и температуре продукта.

Приведен обзор и анализ отечественных я зарубежных работ по теории и технике сушки дисперсннх материалов» в том числе сахара-песка, в псэвдооззекенном слое. Рассмотрены полученные ранее эмпирические зависимости, табличные и графические данные, позволяющие с разных сторон оценить характер и интенсивность процессов тепло- и иассообыекд при сушке и охлаждении дисперсных продуктов, гидродинамику псевдоожиженного слоя. Результаты этих исследований раскрывают иехаяизм отдельных вариантов процесса , сушки материалов в псевдоожиженном слое, показывают преимущества и недостатки разных способов ведения процесса и наличие альтернативных решений, разумное сочетание которых содержит в себе неиспользованные возможности, повышения эффективности СОУ в целом.

Наряду с этим в указанных работах отсутствуют данные по исследованию и описанию процесса нондуктивно-конвективной сушки сахара-песка в виброаэроояиженноы слое, большинство уравнений описывают локальные процессы в разных диапазонах изменения параметров, что препятствует их совместному использованию в единой математической модели. Многие зависимости имеют недопустимую погрешность либо она не определена.

В области разработки и внедрения ССУ следует отмзтить опыт НПО "Сахар" по разработке, серийному изготовлению и внедрению установок типа СГО-20 для конвективной сушки сахара-пес-яа в аэроакиженном слое, а такте опыт применения виброаэросу» пильной установки с конвективный подводой теплоты ( ЯСЗ ) на Хиепайском сахарном заводе*

Опыт эксплуатации установок СПС-20 и ЛСЗ с одной стороны показал более'высокую, по сравнению с барабанными, эффективность новых установок, а с другой стороны - необходимость их усовершенствования в части создания устойчивого псевдоотляен-ного слоя и сокращения энергетических затрат.

Не нашли себе широкого применения в сахарной промышленности СССР и зарубежные СО/ с псевдоосниенныы слоем, в том числе французской фирмы ^Сотат вперше испытанные на наших заводах более 20-ти лет тоьу назад.

№ основании изложенного обзора и анализа работ по исследованию процесса сушки в псевдоакиженном слое обусловлена актуальность проблемы, сформулированы задачи, которые долхнв быть решены в диссертационной работе.

Во второй глазе рассматриваются результата решения задач по выбору обобщенного критерия и математическое описанию экономической эффективности СОТ, разработке нового рабочего органа сушильного аппарата, построения рациональной технологической схеш установки и, соответствующей ей, параметрической схемы СОУ как объекта оптимизации.

В качестве наиболее представительного и объективного критерия эффективности С07 принята удельная стоимость испарения влаги

С^Э/и < I )

t з >

где Э - эксплутационные затраты, отнесенные it I с функционирования установки; йт} £ - йена и расходы тепловой и электрической ¡энергии;Ци - цена и расходы

"д 1 J *J

возврацаеиой на переработку и теряемой части продукта;CaS, С^} Tpetjp^ - стойкость оборудования СОУ и здания для его размещения ( с учетом стоимости монтажа, ремонта и обслуживания ), время их амортизации; JJ t - производительность С СУ по испаренной влаге и готовому продукту; VV - влажность продукта; "н" и "к" - индексы начального и конечного значения параметров. Целевой функцией оптимизации СОУ является

—~С}п\1п ( 4 )

при совладении основных технологических ограничений в виде

Wkш , 1 в»- dt*j2

(fm— (гмп$ j Тр—Трнор«, (5)

где - температура, сахара-песка; "эд" - индекс заданной величины. .

Кондуктивно-конвективный способ сушки сахара-песка осуществляется в сушильной камере ( СК ) цилиндрической 'формы вибро-аэросушильно-охладительной установки ( ЕАСОУ ), оснащенной специально разработанным рабочим органом - теплогазо распределит е-лем ( ТГР ), которй представляет собой ступенчатую конструкцию соединенных иегду собой паровых грещих труб, горизонтальных перфорированных и вертикальных сплошных ( верхних и них-

них ) ребер, расположенных в нижней части СК вдоль движения продукта. ИТ разбит на секции, разделенные лабиринтными уплотнениями. Секции ИТ набираится из т.н. конструктивных модулей распределителя, расположенных параллельно по ширине СК.

Чертеж опытно-промашленного образца СК и конструктивного модуля ТГР приведен на рис, I. На чертеже обозначено: X, 2, 3 -кожух, дверца и подставка; 4, 5 - наклонные ребра, образующие лабиринтное уплотнение; 7, 13, 14 - паровой коллектор, труба и ее отвод; 6, 8, II, 12 - ребра; 9 - фланец для крепл^нлд СК к вибрат ору, а также ввода воздуха под ИТ; 10 - труба для отвода отработанного воздуха; 15, 16 - крепление и замох дверцы.

Ьгс. I. Конструктивный чертеж оштно-промывшенног« образца (К с ИТ.

Из устройства ТТР видно, что данный орган одновременно выполняет функции кондуктивной передачи теплота слою, вибрирующему на его горизонтальной поверхности, организует восходящий поток воздуха и осуществляет его конвективный догрев. Кроме того, вертикальные ребра TTF способствуют равномерному распределению слоя по горизонтальной поверхности.

Число секций и конструктивных модулей ТГР определяется в процессе моделирования и оптимизации ВАССЖ на ЭВМ.

Еыбранная ( в качестве исследуемого варианта ) технологическая схема BA.CCST предусматривает ее разделение на сушильный и охладительный аппараты ( BACA и EAQA ). В состав каждого из аппаратов сходят: вибратор, фильтр, циклон, насосы и вентилятор!, а также СК Я калорифер в БАСА, охлавдащая камера ( СК ) и охладители воздуха в RACÜ* Отличительной особенностью технологической схемы ВАССУ является утилизация теплоты конденсата для предварительного подогрева воздуха.

В соответствие с технологической построена параметрическая схема ВАССУ, на которую вынесены входные и выходные параметры и показатели отдельных элементов ЕАСОУ и определены связи между ними. Количественное описание связей является предметом разработки математической модели установки.

Третья глава посвящена разработке математической модели основных и вспомагательннх процессов и оборудования ВАСС0Г как объекта оптимизации»

Математическая модель установки представляет собой систему уравнений и ограничений, описывапцих зависимости составляющих обобщенного критерия эффективности ( расходов теплоты, электроэнергии и т.д. ) от конструктивных и режимных параметров отдельных частей ВАСОУ в их взаимной связи. Математичес-

кая модель ВАС(Ж составлена в общем виде: одна часть уравнений модели подучена аналитическим путем» а другая ее часть представлена в функциональном виде и раскрывается по данным экспериментальных исследования.

Так, в основу математического описания кинетики нагрева и сушки продукта при коццуктивно-конвективном теплоподводе, гидродинамики виброаэроожиженного слоя, изменения фракционного состава положены полиномиальные уравнения 2-го порядка.

(6}

с 7 >

где Те - время' сушки; - скорость, температура и

влажность воздуха на входе в СК; tг¿' температура продукта и воздуха на выходе из СК; А6) |й - амплитуда и частота вибрации ТГР; ЬМН)высота неподвижного и псевдоожижен-ного слоя продукта ;(?мг, - расход и дисперсия фракционного состава сахарной пыли, уносимой воздухом иэ СК.

Расход тепловой энергии при нагреве и сушке определяются из уравнения теплового баланса

(?л (п+ От Сп ~вм(&-к с -&н)Сы +{?г ¿гг+Ыгпм йл< г { 9 )

1Г;-ССгХг1+(£*°+С"Г]ггрс1 г/ ; / = : (10) расход электроэнергии на Перемещение воздуха в СК Еи=ШтсТ£гур , ¡>=ЩТГ?}ЫК,1к, (11)

Где Оп, 1п - расход и удельная энтальпия пара; Сг>(/гу}1г

- массовый и объемный расхсд, удельная энтальпия, влаго-содержание и плотность воздуха; СМ) СНуСс.г.~ средняя тешгоем-

кость высушиваемого продукта, грещего конденсата и сухого воздуха; 1- расход и температура конденсата на выходе из ТГР; ~ теплота парообразования вода при 0°С и влаги

в продукте при его средней температуре~0-ср ! Олек- потери тепла в окружаяцуп среду; р - коэффициент гидравлического сопротивления^-™ участка СК; - КЦЦ вентилятора; Дчисло секций ТГР; ^ - гощекс входа и выхода СК; - индекс участка секции СК ( нгстего воздушного канала, ТГР, псеадоотикен-ного слоя и верхнего канала ).

Включенные в модель уравнения расчета основных конструктивных размеров СК и ТГР были представлены в виде

¿Ск-Я/Гс С 12 )

мн £ек/м ( 13 )

Ьнк— Крш(Ицх-с(тгр~Ь.м)<) ( 14 )

Ктр6-ЬМК=-АксКМН < 15 )

^ТГР=^ГРг=^тду ( )

< I? )

* + 6сх) / С 18 >

где ~ длина и ширина - средняя плотность и

скорость виброперемещенкя продукта в СК; ЬтР^Ь^,!)',^-^]- те ~ высота верхних ребер, верхнего и низшего воздушного канала СК и диаметр труб ТГР; - угол наклона оси вибрации к горизонтали,* гГ^^Сг/г" коэффициенты гидравлических сопротивлений лабиринтного уплотнения и перфорированных горизонтальных ребер;

~ величины, характеризующие расширение псевдоежикен-кого слоя по ширине и внеоте СК; А^ - число колебаний вабро-

системы за время одного подега частицы; К„ - коэффициент, характеризующий вид продукта.

Равенство ( 16 ) обуславливает равномерное распределение потока воздуха на входе в слой продукта; величина Нп и К'^ш =■ 0,1 определены на основании опыта эксплуатации вибросушильных аппаратов.

Л (К ВАССУ происходит конвективное охлеждение сахара-песка воздухом и снижение его влажности на 0,1)4 за счет теплоты продукта.

Аналитическим путем было получено уравнение для расчета продолжительности охлаждения сахара-песка до требуемой конечной температуры в зависимости от параметров охлагдапцего воздуха

■0,=1поМ&кс~Ъ,о)ехр[и-С1)&т] С 19 )

где а-£ХР(£Амко); Ь = Кмг Г м к/'Л<с/псСг • € « Сг1}пс/поРгр/мм См ;

0(мг - коэффициент теплоотдачи от слоя к воздуху; - высота осиленного слоя продукта в (К; р^* - удельная поверхность кристаллов; ;?1М - масса сахара-песка в СК; - температура продукта на входе в СК; С^ - удельная теплоемкость воздуха; Ргр -площадь поверхности газораспределительной решетки СК; "о" - индекс Ш.

Остальные конструктивные и режимные параметры СК рассчитываются по уравнениям» аналогичным приведенным для расчета СК.

Математическая модель ЕАССВГ включает также математические описания вибросистемы, фильтров, калорифера, кондиционера, циклона и системы перемещения сред, приведенные в диссертации.

Четвертая глава посвящена экспериментальным исследовали-

ям к математическому описанию процесса сушки сахара-песка в сушильном аппарате с новым рабочим органом.

Ткло проведено 2 серии экспериментов.

I серия. Исследовалась гидродинамика виброаэроожкженного слоя сахара-песка, уточнялись допустимые диапазоны изменения основных параметров процесса, степень их качественного влияния на продолжительность сушки, конечную температур/ продукта, измельчение и унос мелких фракций.

В ходе эксперимента варьируемыми параметрами являлись: амплитуда А6 и частота ^ вибрации, температура скорость^/ воздуха под ТГР, висота насыпного слоя сахара-песка /'^„и температура поверхности ТГР Сг.

Гидродинамика слоя изучалась визуально к по кривым псевдоожижения. Эксперименты проводились при различной влажности продукта и для разных значений удельной нагрузки слоя на горизонтальную поверхность ТГР.

Шло установлено, что при отсутствии вибрации псевдоожижение сахара-песка происходит неудовлетворительно. В этом случае значительный пик перепада давления на графике кривых псевдоожижения соответствовал образованию воздушных каналов, через которые прорывался не взаимодействующий со слоем воздух.

В то же время при виброожижении такой пик отсутствовал, и, даже при незначительных параметрах вибрации, хорошая пере-кгтиваемость слоя наступала при скоростях воздуха 0,3 м/с.

В ходе эксперимента было установлено, что хорошее качество термолабильно го продукта обеспечивается при Тп~ 90°С и Ху— 12СРС.

С целью повышения надежности работы основного оборудования СО/ были приняты ограничения амплитуда Ае— б мм и ус-

.корения вибрации . При этом вибрационное Бездейст-

вие интенсивно распространяется на весь слой продукта, если

Ьми— 60

Интенсивность процесса была оценена по построении« экспериментальным путем кривым сушки и кривым скорости сушки.

На рис. 2 приведена кривая сушки X при значениях параметров {Л-7 60-С, 0,6 и/с, 40

- ПСРС. Там же приведены кривые сушки при попеременно выключенных вибраторе 2, электронагревателе Э, вентиляторе 4 при тех же значениях остальных параметров.

Wh,%

гА

Î 6

• -

i о*"*"-«*... * •

L О -- 3 —

£0

/ад

г</0 зго

w

m

$60 Те,С

Rte. 2. Кривые сушки сахара-песка.

Как показали эксперименты сушка сахара-песка в псевдо-огжкенном слое при коцдуктивно-конвектшзном теплоподводе проходит, в основном, в периоде постоянной скорости сушки вплоть до значений влажности 0,I4îS...0,I7*. Есе «акторы С вибро- и аароеджкекие, коидужтивннй и конвективный теплоподЕод ) оказнвают значугмоз влияние на интенсивность процесса,

Усследование кинетики сушки сахара-песка при различных

зкачениях его начальной влажности показало, что уменьшение несколько снижало продолжительность периода прогрева продукта, однако, ну« этом не было обнаружено значимого изменения скорости сушки в I периоде и конечной для этого периода влажности сахара-песка.

В ходе опытов било установлено, что температура сахара-песка $ после непродолжительного периода прогрева оставалась практически неизменной в течение всего I периода сушки, а затем несколько повышалась. При этом на протяжении всего периода процесса температура продукта оставалась значительно ниже, чем температура Тт греицей поверхности ТГР. Из всех рассмотренных факторов в выбранном интервале их изменения значимое влияние на температуру сахара-песка оказывала, температура воздуха на входе в СК.

В ходе эксперимента было установлено, что в I периоде

сушки

Балансовое уравнение для нашего случал теплоподвода к ело» имеет вид

-г"мнСм^+[ттчпм/(юо+М)]М(20 )

где - эффективный коэффициент теплоотдачи, отнесенный ко всей поверхности ТГР Ртгр^мн" насыпная масса продукта.

Стабильность Тпм • которая следует из уравнения ( 20 ) при постоянной скорости сушки, свидетельствует о том, что процесс испарения влаги из раствора, находящегося на поверхности кристалла, и осаждение вещества на его грань протекают с одинаковыми скоростями. При этом, очевидно, образование на поверс-ности кристаллов аморфного стекловидного слоя, под которым находится насыщенный сироп, не происходит, и влага испаряется со

. свободной поверхности раствора.

Получена зависимость для определения продолжительности периода прогрева сахара-песка

< 21 >

где $=1т, е~рпг(ф-р„

/71 - скорость сушки в I периоде; ¿пг,^ ~ парциальное давление пара вад насыщенным сахарным раствором при температуре и в воздухе; - температура продукта в периоде постоянной скорости сушки.

Табличные данные по давлению пара над насыщенным сахарным раствором апро ксиыироваш в виде уравнения

Раг{Щ=2Ш-0,9& + 0;От$>* (22)

Б ходе эксперимента была определена степень измельчения, кристаллов сахара-песка в процессе сушки - один из показателей качества готового продукта. С этой целью по результатам ситового анализа построены кривые распределения фракционного состава дисперсного продукта до и после проведения процесса сушки при указанном выше наборе параметров. Сравнение математического ожидания двух подученных функций распределения показало, что степень измельчания кристаллов дс^"1 что меньше, чем при других способах сушки.

Для раскрытия уравнений, входящих'в математическую модель циклона, било проведено исследование фракционного состава образующейся при сушке сахарной пыли. Установлены параметр! кривой распределения частиц шли по кассе: медианный диаметр 50 мкм, дисперсия »1,7.

На расход шли, уносимой из СК, значимое влияние оказывала скорость воздуха поя ТГР.

, 2 серия. На основании экспериментальных данных были раскрыты регрессионные уравнения ( 6 )...{ 8 ) расчета продолжительности сушхи, конечной температуры продукта и уносимой из СК сахарной пыл».

Для определения экспозиции сушки по предварительно составленному ротатабельному плацу 2-го порядка был проведен 5-ти факторный эксперимент, результаты которого апроксидарованк уравнением

Те-^+^Аа-б^в-ММЛ^-^м+^Мма-

Уравнения, определяющие температуру сахара-песка и расход уносимой сахарной пшш ( в »> от ) в зависимости от температуры Хм я скорости IХг-{ воздуха, соответственно, имею» вид

■¿^^В+О&Тп + ЦООзТг* < 24 >

( 25 )

Температура воздуха ва выходе из СК мало отличается от О'к с ( в среднем ва 3 - 5°С ), '

Пятая глава посвящена моделированию * оптимизации на ЭВМ разработанной установки.

В качестве метода оптимизации выбран т.н. метод уровней, хорем зарекомендовавший себя при решении задач условной многомерной оптимизации и не приводящий к значительному ухудшению гиперповерхности отклика модели при переходе от условной оптимизации к безусловному спуегу по градиенту.

На первом этане реиения поставленной задачи была разработана блок-схема алгоритма , моделирования и опитьтизации, которая в укрупненном виде представлена на рис. 3*

Рис. 3. Укрупненная блок-схема алгоритма оптимизации ВАСОУ.

Основные блоки этой схемы имеет следущие назначения: ~ проверка на достижение минимума целевой функции,

т

~ расчет целевой функции^ БОТ) - вычисление частных производных целевой функции по оптимизируемым параметрам.

В диссертационной работе приведены блок-схемы алгоритмов всех программ, использованных при моделировании и оптимизации БАССЕТ, а также исходные данные и результаты расчета.

По составленным блок-схемам алгоритмов на языке высокого уровня ФОРТРАН 1У была, написана программа моделирования и оп-тшиэащш ВАСОУ, распечатка, которой приведена в Приложении к

. -21- ■ работе. .

. В шестой главе приведены основные результаты заводе кто; испытаний опытно-промышленного образца СК и анализ экономической эффективности внедрения разработанной ВАССУ в промышленности.

Испытание проводились на Лиепайском сахарном заводе. Сштно-промышленный образец СК был оснащен несколькими конструктивными модулями ТГР в натуральную величину. Целью заводских испытаний являлось определение экономической эффективности внедрение коедуктивно-конвективного способа сушки сахара-песка в виброаэроожиненном слое и надежность разработанного рабочего органа - ТГР,

В результате сравнительных испытания коедуктивно-конвективного и конвективного способа сушки были собраны исходные данные и произведен расчет экономической эффективности, которая составила 10,6 тыс рублей в год на одну установку.

Длительные и непрерывные испытания СК показали надежность конструкции ТГР и устойчивость выполнения ш всех предусмотренных функций.

По результатам оптимизации ВАСОГ на 2ВМ -произведен детальный технико-экономический анализ разработанной установки по сравнению с установками СПС-20 и ЛСЗ,

Результаты этого анализа свидетельствуют о то», что разработанная установка является более эффективной как по обобщенному критерию экономической эффективности, так и по большинству других показателей процесса. Так, в частности, удельная стоимость испарения I кг влаги составила 0,Сб руб/кг, что в 1,6 раза меньше, чем у СПО-ЙО и в 2 раза меньше, чем у ЛСЗ. При атом энергетический КПД возрос в 1,4 и в 2,5 раза, соот-яетстввнво.

EíffiQOJ И РЕКСЫЕЩУЩИИ

1. П работе сфоргулировая ряд теоретических и практических задач по совершенствованию процессов и оборудования сушки

и охлаждения сахара-песка, включая разработку нового комбинированного способа суяки при коадуктивко-конвективноы твплоподво-де в виброазроожихеннои слое.

2. С целью определения оптимальных параметров установки была выбрана целевая функция в виде минимизации удельной стоимости испарения влаги.

3. Для осуществления указанного комбинированного способа сушки разработан оригинальный рабочий орган сушильной камер! -теплогазораспределитель. /

4. Составлена рациональная технологическая схема сушильно-охладительноО установки, включающая, помимо'сушильной и охладительной камер», простое и надежное вспомогательное оборудование и обеспечивающая утилизацию тепловой энергии конденсата.

5. Разработана в общем виде математическая модель сушиль-но-охпадителъной установки, которая представляет собой замкнутую систему более чем 200 уравнений, дополненную технологическими и конструктивными ограничениями.

tí. Аналитически получены зависимости, 'позволяющие определить основные показатели процесса охлаждения сахара-песка.

7. Экспериментальные исследования опытного образца С tí с . ТГР впервые позволили определить достаточно широкие области изменения параметров процесса, обеспечиваниях устойчивость псев-доожижеччого слоя и хорошев качество термолабильного, склонного к истиранил продукта,.

8. В рззультате экспериментальных исследований получена

уравнения, еписыващие кинетику сушки сахара-песка при комбинированной тешюподводе, изменение температур! продукта в процессе суши, измельчение кристаллов и унос сахарной пыли, а такке продолжительность периода прогрева сахара-песка.

9. Для ыатеиатического моделирования и оптимизации ВАСОУ на ЭВМ разработан состветствугазрй комплекс алгоритмов и программ и найдены оптимальные значения конструктивных и режимных пара-петров основного и вспомогательного оборудования установки.

10. На Лиелайскоы сахарном заводе был изготовлен и испытан опытно-промышленный образец CK, оснащенный конструктивными модулями ТГР в натуральную величину. Испытания подтвердили расчетную экономическую эффективность нового способа сушки и высокую надежность применяемых для его реализации технических средств. Годовой экономический эффект от внедрения составляет 30 тыс. рублей на одном заводе производительностью 3 тыс. тонн перерабатываемой свекди в сутки.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТИЛЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Ерусиловский A.M., Кац В.И., Либерыан Г.И. О методе оценки объектов по заданному свойству,- В кн.: Тезисы докладов к I Всесоюзной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов "Управление производством и автоматизированные системы управления" (16-18 апреля I960 г., г,Одесса ).-Одесса, 1980, с. 154-156.

2. Либермая Г.И, Статистические метода исследования поведения тонкодисперсных сред.- В кн.: Молодые ученые - продовольственной программе: Перечень новых технологий и технических решений,- Qaecca, 1984, с. 10.

3. Гребенюк С.Ы., С&роедов В.Й., Либериан Г.И. Оптимизация температур! сахара-песка в виброкишщем слое,- В кн.: Тезисы докладов Всесоюзной научной конференции "Цути совершенствования технологических процессов и оборудования для производства, хранения и транспортировки продуктов питания" 29 - 31 мая 1984 г.- М., 1984, с, 222.

4. Либерыан Г.И. Математическое описание экономической эффективности сушильных установок с кишшрш слоем.- Ы., 1984,- 12 е.- Рукопись представлена 1ПКПП. Деп. в КИЗЛИ 27 мря 1965 г., ТО 05 - 65.

5. Либерман Г.К., Сыроедов В.И. Влияние различных факторов на процесс вибросуаши сахара-песка при комбинированном энергоподводе.- В кн.: Материалы Пятой Всесоюзной научно-технической конференции "Электрофизические метода обработки пищевых продуктов".- Н., 1985, с. 395.