Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Машины и средства механизации сельскохозяйственного производства

Диссертационная работа:

Плотников Виктор Георгиевич. Пневмосепарация продуктов размола зерна в процессе его переработки и транспортирования : диссертация ... кандидата технических наук : 05.20.01 / Плотников Виктор Георгиевич; [Место защиты: Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова].- Барнаул, 2007.- 194 с.: ил. РГБ ОД, 61 07-5/5115

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 5

СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА 10

  1. Физико-механические свойства продуктов размола зерна и мучной пыли в технологических схемах агропромышленных предприятий по переработке зерна 10

  2. Требования, предъявляемые к качеству очистки воздушных потоков на предприятиях по первичной обработке и переработке зерна 13

  3. Классификация устройств и способов, используемых для очистки пы-левоздушных потоков 15

  4. Устройства и способы, применяемые для отделения продукта от воздуха в системах пневмотранспорта 23

  5. Анализ устройств и способов для фракционирования продуктов размола зерна на малоагрегатных мельничных модулях 25

  6. Анализ конструкций центробежных пневмоклассификаторов 30

  7. Выводы 49

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ПНЕВМОСЕПА-РАЦИИ ПРОДУКТОВ РАЗМОЛА В КОЛЬЦЕВОМ КАНАЛЕ ПРИ ПОМОЩИ ЦЕНТРОБЕЖНО-ВИБРАЦИОННОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ 51

1 Расчет пневмоцентробежной сепарации и виброперемещения

продуктов размола 51

  1. Вынужденные колебания в сепараторе 53

  2. Движение твердой частицы в воздушном потоке 56

  3. Движение частицы на поверхности конуса 62

  1. Относительный покой частицы на поверхности конуса 66

  2. Отскок частицы от поверхности конуса 68

  3. Перемещение и вывод частиц, выделенных в процессе пневмосепарации а кольцевом вращающемся пространстве посредством вибраций 68

  4. Дифференциальные уравнения колебаний цилиндра 70

  5. Выбор параметров, обеспечивающих самодвижение слоя сепарированных частиц на поверхности цилиндра 73

  6. Выводы 78

3. ПРОГРАММА, МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА

ПНЕВМОСЕПАРАЦИИ 81

  1. Общая методика проведения экспериментальных исследований 81 3.1.1 Планирование эксперимента и статистическая обработка экспериментальных данных 82

  2. Исследование дисперсного состава продуктов размола зерна 84

  1. Определение гранулометрического состава мучного продукта 85

  2. Анализ работы разгрузителей и пылеотделителей размольного отделения пневмотранспортирующих установок на мельнице №2 ЗАО «Алейскзернопродукт» им. С.Н. Старовойтова и малогабаритных мельниц агропромышленного комплекса 93

3.3 Определение эффективности процесса пневмосепарации продуктов
размола зерна и очистки воздушного потока от мучной пыли 98

  1. Определение параметра эффективности 98

  2. Ожидаемые законы распределения параметров эффективности 99

3.4 Испытания пневмоинерционного классификатора 107

  1. Экспериментальный стенд пневмоинерционного классификатора 107

  2. Измерение скорости и расхода воздуха 109

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИИ И ИХ

АНАЛИЗ 112

  1. Анализ результатов эксперимента по определению эффективности пневмосепарации продуктов размола зерна и очистки воздушного потока от мучной пыли 112

  2. Результаты экспериментов по исследованию влияния удельного расхода воздуха на эффективность пневмосепарирования 119

  3. Результаты проведения эксперимента по определению оптимального расхода материала, поступающего в пневмоклассификатор 121

4.4 Результаты испытаний пневмоклассификатора 123
4.4.1 Испытания пневмоклассификатора при различных режимах работы

вибрации 123

  1. Анализ математической модели процесса пневмосепарирования, оптимизация параметров, обоснование выбора параметров инерционного сепаратора для продуктов размола зерна и воздушно-пылевой смеси 125

  2. Выводы 135

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 141

ЛИТЕРАТУРА 143

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение к работе:

В настоящее время широкое распространение получили малогабаритные комплектные мельницы, работающие в системе предприятий агропромышленного комплекса. По данным Росстата на 1 января 2005 г. производством муки у нас в стране занималось 495 средних и крупных предприятий и 1662 малых предприятия, суммарная мощность которых составила 10,8 млн. т. муки в год. В 1990 году в России насчитывалось всего 380 мельзаводов, которые, однако, производили 20 млн. т муки. В Алтайском крае насчитывается около 420 мельниц малой производительности, которые вырабатывают около 46% всего объема производимой в крае муки [66].

Российский Союз мукомольных и крупяных предприятий отмечает, что «на маломощных мельницах неэффективно используется сырье, низкая производительность труда, применяются примитивные слаборазвитые технологии, нет возможности контролировать качество зерна и готовой продукции». Безусловно, мини-мельница не может по качеству продукции и организации производства конкурировать с мельзаво-дами, но заниматься вопросами повышения эффективности работы таких мельниц, необходимо [49].

Анализ мини-мельниц с целью улучшения их работы необходимо вести по многим направлениям: с точки зрения технологической эффективности, экономической эффективности, надежности оборудования, энергоемкости, эргономичности, ремонтопригодности, оснащенности средствами дистанционного управления и контроля, экологичности, возможности экономии тепла в зимнее время за счет введения режима рециркуляции воздуха в производственном помещении и др. [27,41].

Кроме того, следует отметить, что мини-мельница - это не только комплекс зерноочистительного, размольного, транспортного и аспирационного оборудования, но и пожаро-взрывоопасный объект, который должен быть оборудован устройствами взрывопредупреждения и взрывозащиты, где должен соблюдаться пылевой режим [12].

Технология современного мукомольного завода сложна и энергоемка, и мельница малой производительности не может являться его уменьшенной копией. В целях экономии, мельницы малой производительности работают по сокращенным технологическим схемам, в которых могут отсутствовать отдельные технологические операции, что, безусловно, отражается на качестве продукции.

Значительной экономии при неизменном качестве можно добиться за счет применения в малых агрегатных мельничных модулях многофункциональных устройств. В данной работе предлагается производить разделение продуктов размола зерна на этапе выделения твердой фракции из аэродисперсного потока при пневмотранспорти-ровании в пневмоцентробежном классификаторе.

В системах пневмотранспорта зерноперерабатывающих предприятий для отделения перемещаемого продукта от воздуха используются циклоны-разгрузители, запыленный воздух после которых поступает на очистку в фильтры циклоны или батарейные циклоны, при этом он имеет еще высокую остаточную запыленность из-за низкой эффективности работы разгрузителя при выделении мелкодисперсных частиц.

Эффективное разделение аэродисперсных систем позволит извлечь из воздушно-пылевого потока ценные пищевые продукты, а так же снизить интенсивность изнашивания трущихся поверхностей оборудования и предотвратить возможность возникновения пылевых взрывов. Поэтому одной из задач, поставленной в данной работе - повысить качество отделения твердой фазы из аэросмеси в процессе пневмотранспортирования за счет интенсификации центробежной сепарации мелкодисперсных частиц.

Методы инерционной центробежной сепарации мелкодисперсных частиц широко распространены во многих отраслях промышленности и сельского хозяйства благодаря простоте конструкции используемых устройств, низкому расходу энергии и возможности работы в условиях высоких температур и давлений.

В сельскохозяйственном производстве при работе блочно-модульных установок по переработке зерна в муку и крупу для очистки воздуха от пыли в аспирационных сетях, а также для отделения продукта от воздуха в пневмотранспортных сетях так же используют инерционно-гравитационные центробежные пылеотделители - циклоны [25]. Однако данный тип отделителей имеет и ряд недостатков таких, как низкая эффективность очистки при работе на полидисперсных аэрозолях, что не позволяет применять режим рециркуляции воздуха в помещении. Как показывает опыт работы сепарационной техники, наибольший эффект разделения можно достичь при помощи устройств, которые в своей работе применяют не один, а несколько принципов сепарации и факторов определяющих данный процесс [43, 66].

Пылевые частицы в циклоне сепарируются в кольцевом пространстве между двумя цилиндрическими поверхностями, расположенными концентрично.

Из литературных данных известно, что дисперсность отделяемых в циклоне частиц тем мельче, чем меньше вязкость воздуха и наружный радиус циклона и чем больше плотность пыли, частота вращения частиц пыли и число витков, которое она совершает.

Вязкость для данного состояния воздуха - величина постоянная, также как и плотность для пыли данного типа. Уменьшать отношение наружного радиуса циклона к внутреннему не возможно до бесконечности. Следовательно, чтобы повысить эффективность сепарации мелкодисперсной пыли в центробежном отделителе, необходимо увеличить частоту вращения частиц или создать такие условия сепарации, при которых частица совершала бы максимальное число витков, двигаясь по винтовой траектории в кольцевом пространстве.

В пылевоздушных потоках, разделяемых в циклонах и циклонах-разгрузителях, содержится значительное количество мелкодисперсных частиц, и при увеличении эффективности работы пылеотделителей данного типа, речь идет именно о таких частицах.

В данной работе рассматривается поведение частицы в центробежно-гравита-ционном поле, при изменении различных влияющих на процесс сепарации параметров, рассматривается теоретическая часть проектирования пневмоцентробежного классификатора, предназначенного для разделения продуктов размола зерна с возможностью улавливания мелкодисперсных частиц, очистки воздуха от пыли.

В основном изучается процесс выделения частиц с последующим их осаждением на поверхность и вибротранспортированием по ней. Формулируются дифференциальные уравнения движения отдельной частицы в воздушном вращающемся кольцевом пространстве, а также пневмоинерционного осаждения частицы на внутреннюю поверхность наружного конуса кольцевого пространства, с дальнейшим виброперемещением по ней.

Одной из задач современного производства является снижение пылевыделений на каждом этапе обработки и переработки зернового сырья.

Продукты измельчения зерновых материалов состоят из частиц различной дисперсности и неправильной геометрической формы. Разделение таких частиц, их поведение в аппаратах, взаимодействие с рабочими органами неодинаково. Поэтому для обоснованного выбора и правильной оценки работы разделительных устройств необходимы сведения о дисперсном составе продуктов размола [9,105].

Задача получения высококачественной продукции в условиях производства с помощью ситового разделения продуктов размола приводит к увеличению площади производственных помещений, занимаемых оборудованием, к многократному перемещению продуктов как внутри отдельной машины, так и от одной машины к другой, что влечет за собой значительные затраты электроэнергии. Кроме того, диапазон размеров разделяемых частиц ограничивается проходным размером отверстий сит. Исходя из вышесказанного, актуальным направлением является научный поиск методов разделения аэродисперсных потоков, основанных на других принципах, например, центробежных, пневмоцентробежных. Важной особенностью работы классификаторов такого типа является возможность выделения весьма тонкой фракции с размерами до 90 мкм, характеризующиеся высоким содержанием белка, что современные ситовые поверхности не позволяют.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Цель настоящего исследования - повышение эффективности процесса разделения продуктов размола зерна в процессе их пневмотранспортирования на зерноперерабатывающих предприятиях. Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

- разработать основы механико-технологической модели процесса сепарации продуктов размола в кольцевом канале, заключенном между двумя твердыми вращающимися виброконусами, и обосновать выбор параметров;

-определить экспериментально оптимальные параметры разделения продуктов размола в пневмоинерционном классификаторе, сравнить их с данными, полученными математическим моделированием.

ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЙ. В качестве объекта исследований рассматривался процесс пневмосепарации продуктов размола и устройство для его осуществления на малогабаритной мельнице.

ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЙ состоит в установлении взаимосвязи между эффективностью процесса разделения продуктов размола зерна в пневмоцентробежном поле и взаимодействием продуктов размола с виброповерхностью.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Разработан способ разделения продуктов размола зерна в центробежно-гравитационном поле и устройство для его осуществления, которое может применяться в качестве классификатора и разгрузителя в системах пневмотранспорта, как для отделения продукта от воздуха, так и для отбора отдельных фракций из продуктов размола зерна, поступающих с различных систем.

Получено математическое описание и определены основные закономерности процесса сепарации частиц в кольцевом воздушном канале, определены скорости и ускорения движения частиц.

Исследовано влияние различных факторов на процесс сепарации в пневмоцентробежном классификаторе.

На основе принципов механики разработана модель перемещения частиц по поверхности рабочего элемента. Все это позволило разработать рекомендации по проектированию пневмоцентробежного классификатора, предназначенного для разделения продуктов размола зерна.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. По результатам работы и на основании проведенных исследований обоснованы технологические режимы сепарирования продуктов размола зерна на зерноперерабатывающих предприятиях.

Все расчеты производились при помощи математического редактора Mathcad 6.0 PRO.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты работы докладывались на Восьмой всероссийской научно-практической конференции «Современные проблемы техники и технологии пищевых производств», третьем специализированном конгрессе зернопереработчиков «Нивы России» (Барнаул, 2005 г).

Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс по кафедре «Машины и аппараты пищевых производств» АлтГТУ им И.И. Ползунова.

Пневмоинерционный классификатор был испытан в производственных условиях на ЗАО «Алейскзернопродукт» им. С.Н. Старовойтова, получен акт о внедрении.

Принято к внедрению техническое предложение по использованию пневмоинерционного классификатора-разгрузителя для разделения продуктов размола зерна, получен акт о внедрении результатов НИР (ОКР) на ООО «Машиностроительный завод «Мельник».

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, экспериментальной части, теоретической части, выводов, библиографического списка литературы из 108 наименований, в том числе 6 иностранных. Работа изложена на 152 страницах машинописного текста, содержит 54 рисунка, 13 таблиц.работы

Подобные работы
Мезенов Артем Анатольевич
Разделение продуктов размола зерна в пневмоцентробежных потоках
Турубанов Николай Валентинович
Повышение эффективности процесса дробления зерна в молотковой дробилке путем разделения дерти воздушным потоком
Бибик Георгий Афанасьевич
Повышение эффективности процесса сушки зерна в многокамерной сушилке периодического действия за счет ее совершенствования и оперативного контроля
Демский Никита Викторович
Повышение эффективности процесса сушки зерна в шахтных зерносушилках
Зильбернагель Андрей Владимирович
Интенсификация процесса сепарации зерна на плоских решетах с продолговатыми отверстиями, расположенными под углом
Додонов Сергей Николаевич
Технологический процесс обработки зерна озоном для производства солода
Дроздецкий Юрий Александрович
Повышение эффективности процесса сепарации зерна на решетках с продольными колебаниями применением ударной очистки их отверстий
Зимин Игорь Борисович
Повышение эффективности процесса сушки зерна в шахтной зерносушилке путем совершенствования конструктивных и технологических параметров системы выгрузки
Немчин Владимир Николаевич
Совершенствование процесса перемещения зерна сои винтовым транспортером
Зверков Роман Александрович
Интенсификация технологического процесса сепарации зерна на зерноочистительной машине с цилиндрическими качающимися решетами

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net