Введение к работе
Актуальность работы. Пивоваренная промышленность России в настоящее время испытывает систематический дефицит в качественном солоде, составляющий в последние годы 50-60 тыс. т в год, или 15-20% от всего потребляемого солода. Перед отраслью стоят сложные задачи по экономному использованию зернового сырья как за счет сокращения производственных потерь, например, путем внедрения прогрессивных технологий, так и за счет сокращения потерь при использовании энергоресурсов. Особенно это относится к солодовенному производству, мощности которого должны возрасти настолько, чтобы был ликвидирован не только определенный дефицит в нем, но и осуществлялся экспорт этого ценного продукта.
Приготовление высококачественного солода как основного сырья пивоваренной отрасли - результат воздействия совокупности многих факторов. Сушка солода является одним из важнейших процессов в данной технологической цепочке и играет заметную роль в достижении необходимого качества и количества конечного продукта.
На производство солода затрачивается 21% тепловой и 16% электрической энергии от общего количества, потребляемого в пивоваренной отрасли. Поскольку наиболее энергоемкими являются процессы сушки, то актуальной следует считать задачу об обеспечении их максимальной эффективности при гарантированном качестве конечного продукта.
Особый интерес представляет задача оценки предельных в отношении ресурсосбережения возможностей процесса сушки и выработки рекомендаций по приближению реального процесса к оптимальному.
Целью работы является разработка алгоритмического обеспечения для задачи оптимального управления режимными
параметрами технологического процесса промышленной сушкі солода. Для достижения указанной цели в работе поставлены и решень следующие основные задачи:
- получение математического описания динамики конвективно!
сушильной установки в условиях неподвижного гранулированной
материала, насыпанного высоким слоем и поперечного движешн
газообразного агента сушки. В основу математического описанії)
положены методы термодинамики при конечном времени;
постановка критериальной задачи обеспечения минимуме диссипации процесса сушки в окрестности состояни; термодинамического равновесия;
получение необходимых условий оптимальности в форм< аналитических соотношений для усредненных движущих сил процесе^ сушки;
разработка алгоритма расчета и реализации оптимальны) управляющих воздействий;
исследование работоспособности и эффективности алгоритмі посредством моделирования на ЭВМ.
Результаты решения перечисленных задач изложены автором і материалах диссертации и выносятся на защиту. Научная новизна:
- Впервые рассмотрена задача оптимального управленії?
процессом сушки солода в неподвижном высоком слое с применениен
методов термодинамики с конечным временем;
- Осуществлена математическая постановка задачи оптимального
управления процессом с распределенными параметрами с учетол
взаимосвязи режимных переменных и с использование\
феноменологических соотношений Онзагера в качеств»
дополнительных связей;
Получено аналитическое решение данной задачи, на основании которого разработан алгоритм работы системы оптимального управления сушкой солода;
Предложены рекомендации по перспективному направлению повышения эффективности работы солодосушилок.
Практическая значимость работы: результаты работы могут быть использованы при реализации систем оптимального управления для промышленных конвективных сушилок солода и другого зернового сырья. Предложенный алгоритм работы системы оптимального управления позволяет повысить эффективность использования энергетических ресурсов в процессе сушки. Метод поиска режимов оптимального управления является универсальным, т.е. может быть использован для определения параметров оптимального управления сушилками других типов, учитывая их характерные особенности. Предложения по применению предварительно осушенного и ненагретого воздуха могут служить основой для проведения дальнейших исследований и технических разработок в этой области. Результаты работы переданы для использования при разработке системы автоматического управления солодосушилкой на солодовне Трехгорного пивзавода г.Москвы, а также применяются в учебном процессе кафедры Автоматизация технологических процессов Московского государственного университета пищевых производств.
Апробация работы: основные результаты работы докладывались и обсуждались на Международной научно-технической конференции «Молодые ученые - пищевым и перерабатывающим отраслям АПК» (Москва, 1997 г.), на Международной научно-технической конференции «Прогрессивные технологии и оборудование для пищевой промышленности» (Воронеж, 1997 г.), конференции «Научно-технический прогресс в агроиндустрии» (Москва - Ялта, 1997 г.), на
заседании научного семинара кафедры АТП МГУПП (Москва, 1998 г.), на заседании Международной школы-семинара «Методы оптимального управления в термодинамике при конечном времени» (Переславль-Залесский, 1998 г.), на заседании научно-практической конференции «Пищепромавтоматизация-98» (Москва, 1998 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, перечня используемой литературы (105 наименований), 4 приложений; изложена на 147 страницах машинописного текста, содержат 20 рисунков, 26 таблиц. Приложения объемом 20 страниц.
Автор выражает глубокую благодарность профессору, д.т.н. А.М.Цирлину за помощь в постановке и решении задачи усредненного нелинейного программирования.