Содержание к диссертации
Введение 5
1 Теоретические представления о процессе конвективной сушки дисперсных материалов
1.1 Основные положения теории тепло- и массообмена 9
1.2 Техника и технология процесса конвективной сушки мелкодисперсных материалов
1.2.1 Конвективная сушка 13
1.2.2 Классификация объектов сушки 16
1.2.3 Классификация сушильных аппаратов кипящего слоя 21
1.2.4 Периодически действующие сушилки кипящего слоя 23
1.2.5 Сушилки с импульсным кипящим слоем 26
1.2.6. Регулирование движущей силы процесса сушки 27
1.3. Основные направления совершенствования техники и технологии процесса сушки мелкодисперсных химико-фармацевтических смесей с применением метода псевдоожижения 29
1.4. Выбор и обоснование направления диссертационных исследований. 30
2 Математическая модель процесса конвективной сушки в псевдоожи/кенном слое с рециркуляцией осушающего агента
2.1 Математическое описание процессов теплообмена 33
2.2 Влажность материала в процессе сушки 35
2.3 Гидродинамика кипящего слоя 38
2.4 Температура материала в процессе сушки 40
2.5 Скорость убыли влаги из материала в процессе сушки 40
2.6 Математическая модель процесса сушки в кипящем слое с рециркуляцией осушающего агента 42
3 Экспериментальная установка и методика проведения эксперимента процесса конвективной сушки в кипящем слое
3.1 Конструкция сушилки с псевдоожиженным слоем 48
3.2 Приборы измерения и контроля технологических параметров
3.2.1 Сеть приборов как единая система сбора информации 51
3.2.2 Приборы измерения температуры сушильного агента 52
3.2.3 Приборы измерения влажности осушающего агента 53
3.2.4 Приборы измерения скорости потока осушающего агента 55
3.2.5 Приборы контроля механизмов и узлов сушилки 57
3.2.6 Каналы связи приборов и ЭВМ 58
3.3 Экспериментальная сушильная установка с автоматизированным контролем 59
3.4 Методика мониторинга температуры материала и осушающего агента в процессе сушки 61
3.5 Методика мониторинга влажности осушающего агента 62
3.6 Методика мониторинга убыли влаги в материале в процессе сушки .64
3.7 Методика мониторинга скорости потока и массового расхода осушающего агента в процессе сушки 65
3.8 Подготовка материалов к эксперименту и методика его проведения...65
3.9 Расчет влажности и температуры материала по состоянию осушающего агента 67
3.10 Расчет кинетических характеристик многокомпонентных смесей 69
3.11 Подготовка и планирование эксперимента 70
4 Исследование процесса сушки многокомпонентных смесей в кипящем слое
4.1 Обработка экспериментальных данных 72
4.2 Кинетика сушки материалов в процессе сушки 76
4.3 Расчет параметров материала по состоянию осушающего агента 78
4.4 Анализ процесса сушки 80
4.5 Моделирование процесса сушки
4.5.1 Введение 84
4.5.2 Закономерности кинетики влагообмена при сушке 84
4.5.3 Математическая обработка экспериментальных данных 88
4.6 Оценка технического эффекта от внедрения АСУТП на базе разработанных методик контроля технологических параметров 93
4.7 Оценка экономической эффективности от внедрения АСУТП 94
4.8 Техническая реализация метода контроля технологических параметров в псевдоожиженном слое 103
Основные результаты и выводы 105
Список литературы 106
Приложение 1 114
Приложение 2 120
Приложение 3 122
Введение к работе
Актуальность работы. В процессе производства химико-фармацевтической продукции широко используется конвективная сушка. Одной из ее разновидностей является сушка в псевдоожиженном (кипящем) слое. Очевидными достоинствами псевдоожиженных систем являются такие параметры, как развитая поверхность контакта твердого материала и осушающего агента, высокие теплообменные характеристики, возможность непрерывного ввода и вывода твердой фазы.
На этапе сушки формируются эксплуатационные характеристики продукта, его химико-физические свойства. От качества сушки, в итоге, напрямую зависит качество конечного продукта (таблетки, порошка, капсулы и др.). В свою очередь, процесс сушки в псевдоожиженном слое недостаточно изучен, и решение таких задач, как интенсификация и контроль процесса, затруднено. В связи с этим, появляется необходимость разработки новых способов мониторинга и контроля процесса сушки в псевдоожиженном слое, позволяющих повысить качество продукции, улучшить возможности интенсификации, сократить энергозатраты и уменьшить потери за счет автоматизации.
Таким образом, мониторинг и контроль процесса сушки в псевдоожиженном слое является актуальной задачей, имеющей большое прикладное значение.
Цель диссертационной работы заключается в разработке программно- аппаратного комплекса мониторинга и методики контроля технологических параметров процесса сушки химико-фармацевтических смесей в псевдоожиженном слое.
Задачи исследования:
• Рассмотреть математическую модель сушки в псевдоожиженном слое, связывающую параметры осушающего агента и материала;
« Разработать алгоритм вычисления параметров материала по состоянию осушающего агента в псевдоожиженном слое;
• Определить набор необходимого аппаратного обеспечения для мониторинга параметров псевдоожиженного слоя;
• Спроектировать и изготовить экспериментальную установку для мониторинга и контроля технологических параметров процесса сушки;
• Провести экспериментальные исследования процесса сушки химико-фармацевтичских смесей в кипящем слое на производстве;
• Исследовать процесс сушки и провести анализ полученных данных;
• Синтезировать программно-аппаратный комплекс на основе полученных результатов.
Методы исследования. Для решения поставленных задач при выполнении работы использовались теоретические и экспериментальные методы исследования. Экспериментальные исследования проводились на базе производственного предприятия ООО «Химфарм» г. Барнаул.
Научная новизна работы:
• Сделано теоретическое и экспериментальное обоснование рациональной модели процесса сушки многокомпонентных химико- фармацевтических смесей;
» Разработана методика, позволяющая определять параметры материала в процессе сушки по состоянию осушающего агента, не рассматривая другие технологические параметры.
Практическая ценность работы:
• Разработанная система мониторинга и контроля параметров кипящего слоя позволила сократить длительность сушки, увеличить выход готового продукта, улучшить качество готового продукта, осуществить автоматизацию процесса;
• Получены обобщенные кинетические зависимости параметров ряда химико-фармацевтических материалов;
• Разработанный метод контроля параметров кипящего слоя позволяет синтезировать автоматические системы контроля широкого круга использования. Подобные системы могут быть использованы для решения широкого круга задач, связанных с контролем параметров производственных процессов.
Реализация научно-технических результатов;
В результате проведенных исследований была разработана программно-аппаратная система контроля влажности дисперсных материалов в сушилках кипящего слоя СГ-30. Система внедрена на производственное предприятие ООО «Химфарм» г. Барнаул.
На защиту выносятся:
• Методика экспериментального определения параметров процесса сушки по характеристикам параметров сушильного агента;
• Методика контроля технологических параметров химико-фармацевтических смесей при сушке в кипящем слое с использованием приборов DS2438, HIH3610, ротаметра на базе сети microlan;
• Алгоритм вычисления температуры и влажности материала на основе параметров осушающего агента.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы были представлены в докладах на конференциях: «Измерение, контроль, информатизация -2002, 2003» , "Виртуальные и интеллектуальные системы -2006".
Публикации. По материалам выполненных в диссертационной работе исследований опубликовано 8 печатных работ, в которых изложено основное содержание диссертации.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных результатов исследования, списка использованной литературы и приложений. Основное содержание изложено на 125 страницах машинописного текста, содержит 26 иллюстраций и 9 таблиц. Список литературы состоит из 92 наименований.
Похожие диссертации на Контроль технологических параметров многокомпонентных смесей в псевдоожиженном слое
