Імітаційне моделювання та оптимізація процесу багатоступеневої кристалізації цукрози - Автореферат

Різноманітність існуючих в цукровому виробництві схем багатоступеневої кристалізації потребує знаходження універсального методу для їх порівняльної оцінки та оптимізації з метою зменшення питомих витрат енергії, збільшення виходу товарного цукру та поліпшення його якості. Дисертаційна робота присвячена вирішенню проблеми інтенсифікації та оптимізації роботи систем багатоступеневої кристалізації цукрози на основі сучасних теоретичних уявлень та практичних підходів до процесів, що відбуваються за умов промислової кристалізації. Застосування сучасного математичного апарату і принципів кібернетики для розвитку теорії рециркуляції, зокрема принципів моделювання складних систем, алгоритмізації промислових процесів і компютерних технологій, дозволяють не тільки вдосконалювати, а й розробляти нові способи для промислової кристалізації цукрози. Дисертаційна робота виконана відповідно до пріоритетного напрямку наукових робіт НУХТ на 1996-2000 рр. “Розробка нових та удосконалення існуючих технологічних процесів, високоефективного обладнання, систем раціонального енерговикористання, засобів механізації і автоматизації для галузей харчової промисловості, пакування харчових продуктів” (схвалено Вченою Радою УДУХТ, протокол №2 від 25.06.96); на 2001-2005 рр. “Розробка наукових основ тепломасообмінних та інших робочих процесів харчових виробництв з метою створення нового високоефективного обладнання, засобів механізації та автоматизації для харчових та переробних галузей АПК” (схвалено Вченою Радою УДУХТ протокол №6 від 25.01.2001); на 2006-2010 рр. “Розроблення наукових основ тепломасообмінних та інших процесів харчових, мікробіологічних і фармацевтичних виробництв з метою створення нового високоефективних технологій та обладнання, засобів механізації та автоматизації для харчових та переробних галузей АПК” (схвалено Вченою Радою НУХТ протокол №7 від 25.03.2006). Методи досліджень включають у себе моделювання складних систем на основі теорії ґрафів, моделювання промислових процесів на основі теорії змішування компонентів, використання розроблених методик досліджень впливу рециркуляції як зворотних звязків на процес промислової кристалізації цукрози, а також аналітичні дослідження з застосуванням компютерних технологій по рециркуляції продуктів варочно-кристалізаційних відділень на цукрових заводах.Найрозповсюдженим з них є розрахунок за обертами, який лише частково відображає динаміку процесу, не враховує послідовне повернення продуктів кристалізації після першого оберту і підсумовує їх у другому оберті, а розрахунок афінації цукру останньої кристалізації потребує попередніх припущень, що вносить в розрахунки суттєві похибки. Це спонукало нас до розроблення такої моделі, яка б надавала можливість простежувати вплив рециркулятів на характеристики продуктів у системі від стану входження їх в усталений режим до зміни напрямів потоків, співвідношень продуктових потоків і збуджуючих факторів в усталеному режимі роботи продуктового відділення. Враховуючи, що процес промислової кристалізації цукрози здійснюється з поверненням частини продуктів, його розглядали як рециркуляційний із повторною переробкою непрореагованої сировини, де рециркуляти визначають зворотні звязки в обєкті. , де: кількісні характеристики: m - загальна маса продукту, кг; мц - вміст цукрози в продукті, кг; мнц - вміст нецукрів у продукті, кг; мср - вміст сухих речовин у продукті, кг; мв - вміст води у продукті, кг; якісні характеристики: Ц - вміст цукрози у продукті, %; НЦ - вміст нецукрів у продукті, %; СР - вміст сухих речовин у продукті, %; Ч - чистота продукту, %. Такий підхід дозволив створити таку послідовність розрахунку, що імітує зворотні звязки у технологічній схемі багатоступеневої кристалізації цукру із враховуванням повернення продуктів у рецикл на кожному оберті, що чітко відповідає ходу реального промислового процесу.Виконаний комплекс досліджень дозволяє зазначити наступне: Розроблено узагальнену імітаційну модель продуктового відділення цукрового заводу, яка враховує всі можливі комбінації апаратурно-технологічних схем, потоків продуктів, визначає характеристики продуктів у динаміці процесу багатоступеневої кристалізації, реально відображає хід промислового процесу у продуктовому відділенні цукрового заводу, оцінює вплив окремих вхідних факторів на показники роботи кристалізаційних схем, моделює роботу систем багатоступеневої кристалізації цукрози у залежності від реальних умов промислового виробництва, що дозволяє гнучко та оперативно реагувати на можливі нестандартні виробничі ситуації у продуктових відділеннях цукрових заводів. На основі аналізу існуючих апаратурно-технолічних схем продуктового відділення та теорії графів розроблено узагальнену графічну модель технологічної схеми продуктового відділення цукробурякового заводу. Встановлено, що розрахунки за даною моделлю збіжні і при точності, коли відносна похибка характеристик продуктів не перевищує 1 %, процес стабілізується на 8-14 оберті в залежності від особливостей технологічної схем

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ