Введение к работе
Актуальность работы. Одной из основных технологических операций при сортовых помолах пшеницы на мукомольных заводах является сепарирование промежуточных продуктов по добротности.
Полученные в процессе крупообразовання промежуточные продукты переработки зерна (крупки), различаются ке только по крупности, но ч по плотности и аэродинамическим свойствам, характеризующим относительное содержание эндосперма к оболочек.
Современные конструкции ситовеек, реализующие процесс сепарирования крупок по добротности, имеют ряд существенных недостатков, таких как большая занимаемая производственная площадь, недостаточная производительность, значительные удельные эьерю- и материалоемкости.
Знача** ельнь'й вклад в развитие теории и практики сепарирования сыпучих продуктов внесли такие ученые как Авдеев Н.Е., Гортлн-скітй В.В., Дрогалин К.В., Заика П.М., Непомнящий Е.А., Петру-сов А.И., Панченко А.В., Цециновский В.М. и другие, однако исследования процесса обогащения промежуточных продуктов по добротности поезящено незначительное число работ.
Невисокая эффективность применяемых сепарирующих машин со многом определяется слабым динамическим воздействием их рабочих органов .ча обрабатыпаемые промепуточиые продукта переработки зерна.
Одним из путей интенсификации 'процесса обогащения промежуточных продуктов переработки зерна является вибрационное воздействие на продукт в сочетании с восходящими воздушными потоками.
Ц'Зль работы - пош/исние эффективности и. производительности процесса обогащения крупок способом внброппевматического воздействия и разработка устройства для его осуществления.
Поставленная цель определила следующие задачи: разработать экспериментальный образец оибропневматическоге сепаратора (НПО с аспнрацнонной камерой и рабсччм органом, совррп'пэтпм слсяи;,« пространственные колебания; обосновать основные факторы и установить их взаимосвязь с эффективностью и производительностью процесса обогащенн;; крупок; исследовать влияние кинематических, геометрических и азродин?.УНч?с:'их параиетрог; Ы1С на технологмиес--кугз эффективность v. производительность прс^с-сгл обогащения :-, поя; полупить кап^тическио зависимости процесса БЛСропы;.'': :'kv;;ctq ссп".р::гропаі;лп крупок и на их осжз~г ппрі/.олкїь обл..-:" оп-.:!:.'плі:!-к" ачп'.:з!іий факторов; рЗв-"і;от«ть !'.гг<о;т:*Х' д.!!';;::: ?<>.-. проеіігиронзиііл опытного обрялцч ЧУС лг.к обогзцъики гі,.оі.'сл\ тс:г;
4 .
продуктов переработки зерна, на основании которых спроектировать,
изготовить опытный образец ВПС, испытать его в производственных
условиях и оценить технико-экономическую эффективность.
Научная новизна. Установлена целесообразность и высокая эффективность вибропиевматического сепарирования промежуточных продуктов переработки зерна с целью их обогащения, заключающаяся в повышении качества обогащенных крупок, снижении энергопотребления в 3-5 раз, уменьшении материалоемкости в 3-Ь раза по сравнению с существующими методами. Получены математические зависимости адекватно описывающие процесс вибропневматического сепарирования промежуточных продуктов ч проведен их количественный анализ на ЭВМ, Определены оптимальные значения параметров ВПС в зависимости от влияющих на ьих факторов. Обоснован технологический режим обогащения промежуточных продуктов переработки зерна при сортовых помола* пшеницы с применением ВПС.
Практическая ценность и реализация результатов работы. На основании результатов исследования получены исходные данные для проектирования ВПС используемого для обогащения промежуточных продуктов переработки зерна с использованием вибраций рабочего органа в сочетании с восходящим воздушным потоком. Разработан ВПС для обогащения промежуточных продуктов с использованием вибрационного воздействия на обрабатываемый продукт в сочетании с восходящим воздушным потоком QA.c. И763052; А.с. №1630293). Рекомендованы оптимальные режимы-..вибропневматического сепарирования промежуточных продуктов переработки.зерна пшеницы.
Производственные испытания ВПС показали высокие технико-экономические показатели при обогащении промежуточное продуктов. Достигнута универсальность ВПС, позволяющая использовать его при минимальном объеме технологического регулирования для обработки различных продуктов, достигнута самоочистка сита, исключающего необходимость применения сложных очистительных устройств. Разработана схема технологического процесса сортового помола пшеницы з хлебопекарную муку с применением ВПС,
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на научных конференциях профессорско-преподавательского состава ОТШЮ им. М.В.Ломоносова (г. Одесса, 1990...1991 г.г.), на У Всесоюзной конференции "Механика сыпучих материалов" Г. Одесса, 1991 с, на сбйляйной 52-ой научной конференции, посвященной 90-чегча ОТШШ О . Одесса, 1992 г.), на научной кочфе-ренцш Университета "Лунэря де кос", Галац, Румыния, 1993 г.
Л.у^л;іке:|'.'я речу.пьтагов. По шперігааі; диссертационной работы
опубликовано восемь статей и получены два авторских свидетельства.
Структура и обьем работы. Диссертационная работа состоит из сведения, трех глав, выводов, списка литературы, включающего 167 наименований к 32 приложений. Работа изложена на І27 страницах машинописного текста, содержит 38 рисунков и 18 таблиц. В приложениях приведены таблицы, протокол производственных испытаний, копии авторских свидетельств. Ьа защиту выносятся;
обоснование целесообразности использования вибропневмати-ческого сепарирования промежуточных продуктов для повышения их добротности;
результаты исследования физико-технологических свойств промежуточна продуктов переработки зерна;
результаты исследования влияния кинематических и аэродинамических факторов на технологическую эффективность и производительность влбропневматичсского сепарирования крупок;
результаты исследования технологической эффективности и производительности вибропиевматического сепарирования промежуточных продуктов переработки зерна;
обоснование технико-экономической эффективности использования ВПС на предприятиях мукомольной промышленности.
. . ОВДКШ И МЕТОДІ иссвдовлнчя
Для. исследовании вибропневматического сепарирования, в качестве объектов исследования были выбраны промежуточные продукты переработки зерна: крупная, срздняя и мелкая крупки. Указанные продукты получены на этапе крупообрззования в драном процэссо в производственных условиях. Физико-технологическиО' свойства выбранных объектов исследования определяли по дейсгвую-цик ГОСТам и общепринятым методикам.
В условиях аи?ропкёамптичёс"кого"'зоздёТ!ствия'зііічйгельїіо"изменяются фиэико-мехэнические свойства сыпучих продуктов, D чяст-.ности значительно повышается динамика их ряоелоония. В результате этого резко у?*?нь'йаётся сопротивление частиц продукта отно-. сительно^у смсіцонип, «следствие чего более интенсивно протекают подготовительные процессу 'сепарирования .- езгрепнтчя ті стрчтифи-
О зпзчитодьт'Х возможностях иігтєнси'^'Я'шіи ії;юіієі:'Ч)р епп-фиро
ьания сыпучих продуктов с помощью вибрационного воздействия отмечается в работах Елехмана И.И., Гортннского В.В., Заики П.М., Перко И.Т., Петрусова Л.П., Цециновского В.К.
Положительные результаты вибрационного воздействия предопределили выбор этого метода в сочетании с восходящим воздушным потоком для обогащения промежуточных продуктов переработки зерна.
Обобщая накопленный опыт в области раэработ-'д вибрационной техники и применения внбропневыатического сепарирования сыпучих продуктов, с учетом особенностей их физико-технологических свойств, разработан ВПС, содержащий рабочий орган конусной формы, установленный на упругих элементах и совершающий сложные прос-грннственмые движения, аспирацноиную камеру с воздухоотводами расположенными по ее окружности. Конструктивная схема ВИС представлена на рис. I.
hic.l. Конструктивная схема внброшшвматіічєсісого сепаратора;
і - приемный !ш-рубок{ Z - телескопичзокал труба; 3 - узел п іїлікє.ниіі сита; 4 - сто; о - вибратор; б - пружина; 7 - вал виб-j)ii()[;,.; L'..T6 - конуашл'О сборники соответственно для прішісозий и і.яодагюй ^-тісний; У - гибкиїі ппл; 10,20 - выпускные патрубки: II-i!!-4'.i'iiiiiiViiiotiL'il уззл; 1?. аиш1рчцйонный патрубок; ІЗ - исгшрацион-і'ан камора; 1-1,15 - соотоэтеуьешш верхнії!! и нижний двба.чэнси; 3 7 - (.Т'--м:н!а; J'j - муфтл; 19 -- вад подп.-шпльч.го узла.
На основании предварительных исследований и установления зза--иыосвязи факторов, влияющих на процесс вибропневматического се -парирования, получена функциональная зависимость, отражающая влияние управляемых независимых переменных на критерии зибропиевма-тического сепарирования.
В качестве критериев, выбрали комплексний показатель, характеризуемый отношение?* относительного количества проходового продукта к относительному снижению его зольности (Е), степень снижения зольности проходового продукта (і^> и производительность W). С учетом фиксированного значения угла наклона сита, угла взаимного расположения дебалансов и того, что физико-технологические свойства промежуточных продуктов остается неизменными із течение эк -сперимента, данная зависимость представляется п следующем виде
, лір, Q -Кт*< Mt, ас, ffa, и>),
где fliji}f!ii - маса; соответственно верхнего и нижнего дебалансов; йе - размер отверстия сита; Ця - скорость восходящего воздушного потока; О- частота колебаний рабочего органа.
Для исследования технологической эффективности и производительности вибрэпневматическсго сепарирования протлежуточных продуктов применили нетод математического планирования и анализа экслерл -некта. В результате проведенного анализа основних функциональная сависккостоЯ вибропневматичоского сепарирования с учетом методического подхода к исследования) данного процесса установлено, что основными факторами, существенно влиягацики на технологическую еф-фзктизность обогащения промежуточных продуктов, является массы верхнего и иккнего дебаланссв, раз?/ср отверстия сктч», скорость восходящего воздушного потока и частота колебаний рабочего органа. Одним из важных факторов процесса вибропневматичесиого сепарирования прсіге^уточиих гГдодуктов является скорость восходящего псэдупного потока о зоно сегврироваиия. Скорость восходящего воздушного потока в воздухоотводах BUG определяли методом равнозэли-ких плоцадоЯ, из условия неразрывности потока.
.Для каггдо.Ч фракции подвергаемой сепарировании, с учетом их. ярупности, плотности и зольности, устанавливается соотзетствуї)-
ЦИП ВОЭДуЯЯЫЯ рОЖКН. ДЛЯ КРУПНОЙ КруПКИ СКОРОСТЬ 30СХ0ДЯЩ9Г0 воздушного потока (^),варьировали в пределах О,ВО...1,20 м/с, для средкея прупк'и -Й.і«0,601'. .1,00 и/с» для мелкой крупкі* -Нл =-0,40 ...0,00 м/с, исходя нз сксгости витания оболочочных частиц зерна. С учетом vtawv^im сенэзюгх |siTcpo»,. ь?-1ЯСЩИХ ґа технологи- .
ческую эффективность и производительность вибропневматического сепарирования, использовали близкий по свойствам к Д-оптимально-му, план Хартли второго порядка для пяти факторов.
Для исследования процесса виброштвматлческого сепарирования промежуточных продуктов, разработана экспериментальная установка, включающая ШС, норию, иадсепараторный бункер, вентилятор и осаждающую камеру. В зависимости от крупности промежуточных продуктов применяли металотканиые и капроновые сита соответствующих размеров.