Дослідження кінетики пульсаційного розмелу рослинної сировини і створення млина - Автореферат

Аналіз роботи обладнання для розмелу в рідині показує, що достатню ефективність мають пульсаційні млини. Однак, відсутність достатньої кількості відомостей про кінетику розмелу у такий спосіб не дозволяє визначити мінімально необхідний час перебування частинок матеріалу, який обробляється в розмельних камерах обладнання, що призводить до неможливості інтенсифікації процесу і підвищення к.к.д. млинів. Метою досліджень є встановлення кінетичних закономірностей пульсаційного розмелу рослинної сировини в рідині і розробка ефективної конструкції пульсаційного млина, який забезпечить задану тонину млива при високих продуктивності та надійності. Для досягнення поставленої мети вирішувались такі задачі: - сформулювати фізичну модель процесу пульсаційного розмелу рослинної сировини в рідині; провести комплексні експериментальні дослідження кінетики пульсаційного розмелу рослинної сировини в рідині і визначити вплив параметрів конструкції млина на швидкість і показники процесу;Проаналізовано методи, способи і механізми розмелу, як часткового випадку подрібнення, а також особливості проведення розмелу в рідині. Якщо в момент часу обєм сукупності складав x частинок, то імовірність того, що за проміжок часу відбудеться перехід складає ; імовірність того, що за проміжок часу відбудеться перехід складає ; імовірність переходу в стан, відмінний від двох приведених складає ; імовірність відсутності змін складає . Одержані рівняння і узагальнюють математичні моделі кінетики розмелу, які ґрунтуються на описі зміни середнього еквівалентного діаметра частинок в часі. У розділі 4 «Результати і аналіз експериментальних досліджень» за результатами експериментальних даних одержані параметричні залежності для кінетичних кривих і кривої швидкості розмелу, загальної питомої потужності млина від часу розмелу та питомих витрат енергії на розмел від параметрів конструкції млина; знайдено функції показників степені математичної моделі; побудовано криві масового розподілення розмелених частинок при розмелі в млині з різною кількістю ступіней; проведено оцінку похибок. Наведені залежності вказують на звуження гранулометричного складу частинок у відібраних пробах порівняно з частинками у відповідних пробах, відібраних при розмелі в млині з двома ступенями (розмелюється на одну фракцію більше).Визначено, що відсутність відомостей про кінетику процесу не дає можливості створити якісну методику розрахунку млинів. Встановлено, що існуючі конструкції пульсаційних млинів не ефективні при розмелі в них сировини, яка не пройшла попередньої обробки. Сформульовано фізичну модель пульсаційного розмелу рослинної сировини в рідині. Створено і аналітично розвязано математичну модель пульсаційного розмелу рослинної сировини в рідині, за якою встановлено залежності ступеня подрібнення і приросту питомої поверхні від часу розмелу, що дозволяє проводити розрахунки продуктивності млина, виходячи з кінетичних закономірностей процесу. Проведено експериментальні дослідження кінетики пульсаційного розмелу рослинної сировини в млині з одним, двома і трьома ступінями.

Основний зміст дисертації

1. На підставі огляду літературних джерел встановлено перспективність пульсаційного розмелу при подрібненні рослинної сировини в рідині. Визначено, що відсутність відомостей про кінетику процесу не дає можливості створити якісну методику розрахунку млинів. Встановлено, що існуючі конструкції пульсаційних млинів не ефективні при розмелі в них сировини, яка не пройшла попередньої обробки.

2. Сформульовано фізичну модель пульсаційного розмелу рослинної сировини в рідині.

3. Створено і аналітично розвязано математичну модель пульсаційного розмелу рослинної сировини в рідині, за якою встановлено залежності ступеня подрібнення і приросту питомої поверхні від часу розмелу, що дозволяє проводити розрахунки продуктивності млина, виходячи з кінетичних закономірностей процесу.

4. Зроблено обґрунтований вибір рослинної сировини і сформульовано методики проведення експериментальних досліджень.

5. Створено лабораторну установку для експериментального дослідження параметрів процесу пульсаційного розмелу рослинної сировини в рідині.

6. Проведено експериментальні дослідження кінетики пульсаційного розмелу рослинної сировини в млині з одним, двома і трьома ступінями. Побудовано криві масового розподілення розмелених частинок. Встановлено залежність питомих вмістів фракцій від часу розмелу, що дає можливість визначати гранулометричний склад розмелених частинок при різних значеннях часу розмелу.

7. Знайдено параметри математичної моделі і встановлено звязок кінетичних показників з конструктивними параметрами млина, що дозволяє визначати мінімально необхідний час розмелу частинок сировини до заданої крупності і відповідні розміри млина.

8. Експериментально досліджено витрати енергії на проведення пульсаційного розмелу рослинної сировини. Встановлено залежності потужності приводу млина від часу розмелу і кількості ступіней млина. Визначені питомі витрати енергії на розмел від параметрів конструкції млина. Це дає можливість проводити розрахунки потужності приводу млина.

9. Проведено оцінку адекватності математичної моделі і одержаних математичних залежностей дослідним даним і визначено довірчі інтервали їх коефіцієнтів. Відмічено високу точність одержаних результатів.

10. На базі аналізу одержаних в роботі залежностей встановлено, що максимальна ефективність розмелу досягається в триступеневому пульсаційному млині.

11. Розроблено методику розрахунку триступеневого пульсаційного млина, яка на основі одержаних в роботі закономірностей дає можливість розрахувати параметри конструкції і потужність приводу млина, а також дисперсний склад кінцевого продукту.

12. Створено програмне забезпечення, в якому реалізовано алгоритм розрахунку триступеневого пульсаційного млина, що дозволяє автоматизувати обчислення і збільшити точність результатів розрахунку.

13. Створено принципово нову конструкцію пульсаційного млина, яка дозволяє заощаджувати енергію, підвищити якість кінцевого продукту і створювати екологічно безпечні виробництва. Конструкцію млина захищено патентом України № 71439 А від 15.11.2004 р.

14. Результати роботи використані при проектуванні промислової безвідходної лінії виробництва «соєвого молока».

15. Розроблено і виготовлено промисловий пульсаційний млин. Проведено промислові випробування і впровадження розробленого млина в складі лінії виробництва «соєвого молока» на Бродівському заводі сухого знежиреного молока. Високі показники ефективності і надійності млина підтверджуються його експлуатацією в умовах промислового виробництва з 2003 р.

1. Марчевский В.Н., Семинский А.О. Моделирование процесса измельчения твердых тел. // Труды Одесского национального политехнического университета: Научный и производственный сборник по техническим и естественным наукам. Специальный выпуск. - 2002. - С. 41-43. (Здобувачем сформульовано положення і розвязано математичну модель кінетики розмелу, надані рекомендації щодо застосування одержаних результатів.)

2. Марчевський В.М., Семінський О.О. Технологія та пристрій для розмелу рослинної сировини у воді. // Промышленная теплотехника. - 2004. - т.26. - №6. - С. 113-116. (Здобувач приймав участь в розробці засад нової технології та конструюванні і випробуванні пульсаційного млина.)

3. Семинский А.О., Марчевский В.Н. Определение кинетических характеристик пульсационного размола сои в воде. // Промышленная теплотехника. - 2006. - т. 28. - № 1. - С. 61-63. (Здобувачем розроблено методику і проведено експериментальні дослідження, виконано узагальнення і аналіз одержаних результатів.)

4. Семінський О.О., Марчевський В.М. Дослідження кінетики пульсаційного розмелу при одержанні суспензії «соєве молоко». // Наукові праці Одеської національної академії харчових технологій. - 2006. - вип. 28, т. 2 - С. 49-50. (Здобувачем розроблено методику і проведено експериментальні дослідження, виконано узагальнення і аналіз одержаних результатів.)

5. Патент 71439 А України, МКІ B01F7/02. Млин пульсаційний / В.М. Марчевський, Р.М. Улітько, О.О. Семінський. - № 20031212977; Заявл. 30.12.2003; Опубл. 15.11.2004, Бюл. № 11. (Здобувачем проведено патентний пошук, запропоновано технічну ідею патенту.)

6. Марчевский В.Н., Зайцев С.В., Улитько Р.Н., Семинский А.О. Современная энергосберегающая технология для производства соевого молока. // Електротехніка і механіка. - 2006. - № 1. - С. 125. (Здобувач приймав участь в промислових випробуваннях лінії.)

7. Марчевский В.Н., Семинский А.О., Улитько Р.Н. Энергосберегающая линия для производства дезодорированного соевого молока. // Сборник докладов Второй Международной научно-практической конференции «Современные энергосберегающие тепловые технологии (сушка и тепловые процессы)» СЭТТ-2005, 11-14 октября 2005 г., г. Москва, Россия. - т. 2, С. 65-67. (Здобувач приймав участь в розробці та конструюванні розмельного обладнання в складі лінії, провів порівняльний аналіз лінії з закордонними аналогами і оцінив її ефективність.)

8. Марчевский В.Н., Семинский А.О. Разработка безотходной технологии и оборудования получения соевого молока. // Збірка тез доповідей V-ї Міжнародної конференції студентів, аспірантів, та молодих вчених «Екологія. Людина. Суспільство.», 13-15 травня 2002 р. - м. Київ, Україна. - С. 485-486. (Здобувач приймав участь в розробці засад безвідходної технології та конструюванні пульсаційного млина.)

9. Семинский А.О., Марчевский В.Н. Разработка метода расчета мельниц для установок безотходного производства соевого молока. // Збірка тез доповідей VI міжнародної науково-практичної конференції студентів, аспірантів та молодих вчених «Екологія. Людина. Суспільство», 14-17 травня 2003 р. - м. Київ, Україна. - С. 185-186. (Здобувачем розроблено методику і алгоритм розрахунку пульсаційного млина.)

10. Семінський О.О., Марчевський В.М. Шляхи переробки відходів виробництв соєвого молока. // Збірка тез доповідей VII міжнародної науково-практичної конференції студентів, аспірантів та молодих вчених «Екологія. Людина. Суспільство», 13-15 травня 2004 р. - м. Київ, Україна. - С. 180-181. (Здобувачем виконано аналіз існуючих технологій виробництва «соєвого молока», проведено експериментальні дослідження впливу води на соєве насіння.)

11. Семинский А.О., Марчевский В.Н. Определение кинетических характеристик пульсационного размола сои в воде. // Тезисы IV Международной конференции «Проблемы промышленной теплотехники» 26-30 сентября 2005 г., г. Киев, Украина - С. 231-232. (Здобувачем розроблено методику і проведено експериментальні дослідження, виконано узагальнення одержаних результатів.)

12. Марчевський В.М., Зайцев С.В., Улітько Р.М, Семінський О.О. Лінія виробництва дезодорованого соєвого молока для харчових і кормових цілей. // Материалы Шестой ежегодной Промышленной конференции с международным участием и блиц-выставки «Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях» 20-24 февраля 2006 г., п. Славское, Украина - С. 153-154. (Здобувач приймав участь в промисловому впровадженні лінії виробництва «соєвого молока».)