Механико-технологические основы повышения эффективности процесса центробежной очистки растительных масел в условиях сельскохозяйственных предприятий (30.03.2009)

Автор: Харченко Галина Михайловна

Комплекс качественных показателей предусматривает многофакторные исследования с целью определения качественных показателей очищенных масел и их лабораторный анализ

Лабораторный анализ полученных при испытании образцов очищенного масла включает определение: разности плотностей очищенного масла и дисперсионной фазы, кислотного числа, массовой доли нежировых примесей, массовой доли влаги и летучих веществ

5. В соответствии с методологической базой выполнен теоретический анализ действующих факторов, влияющих на рабочий процесс очистки растительных масел в вертикальных конических фильтрующих центрифугах, разработана теория процесса очистки растительных масел. Установлено, что процесс очистки зависит от трех групп факторов: конструктивно-кинематических параметров центрифуг, показателей фильтровальной перегородки и свойств масла.

Разработаны новые математические модели рабочего процесса очистки растительных масел центрифуг двух типов: с выводом очищенного масла через перфорационные отверстия в верхней части наружной обечайки ротора и с выводом через отверстия с регулируемым сечением в крышке ротора.

Получены теоретические зависимости фактора разделения, индекса производительности и объема рабочего пространства ротора центрифуги от конструктивно-кинематических параметров вертикальных конических фильтрующих центрифуг, позволяющие расширить возможности анализа их работы.

6. Экспериментально определены свойства соевого, подсолнечного масел и фильтровальной перегородки из цеолита.

Из анализа полученных результатов следует, что плотность и кинематическая вязкость соевого и подсолнечного масел с повышением температуры уменьшаются.

Доказана адекватность теоретического и экспериментального коэффициентов проницаемости.

7. В результате экспериментальных исследований центрифуги первого типа ВФКЦ-1 получены её рациональные параметры.

В качестве действующих факторов исследованы: частота вращения ротора центрифуги, высота слоя фильтрующего материала, эквивалентный диаметр частиц фильтрующего материала. В результате решения многокритериальной оптимизационной задачи методом Соболя-Статникова определены оптимальные значения факторов.

При оптимальном сочетании факторов качественные показатели очищенного масла соответствуют требованиям нормативных документов при выходе соевого масла 0,039 кг/с: кислотность соевого масла составила 0,459 мг КОН/г, массовая доля нежировых примесей – 0,089 %.

При численном исследовании центрифуги первого типа ВФКЦ-2 по разработанной математической модели установлено, что для улучшения качества очистки необходимо регулировать производительность на выходе масла из центрифуги.

Результатом исследования центрифуги ВФКЦ-2 явилось получение патента РФ на изобретение № 2313401, в соответствии с которым предусматривается регулировка производительности центрифуги за счет регулируемой площади сечений отверстий на выходе масла. Разработана конструкции центрифуги ВФКЦ-3.

8. При проведении исследований вертикальной фильтрующей конической центрифуги второго типа ВФКЦ-3 приняты следующие факторы: частота вращения ротора центрифуги ?, площадь отверстий на выходе очищенного масла из центрифуги Fотв и эквивалентный диаметр частиц цеолита d.

В соответствии с планом многофакторного эксперимента получено подсолнечное масло, которое исследовали в лаборатории и определили следующие критерии оптимизации (качественные показатели очищенного масла): разность плотностей очищенного масла и дисперсионной фазы, кислотное число, массовая доля нежировых примесей, массовая доля влаги и летучих веществ.

В результате анализа уравнений регрессии по каждому критерию оптимизации были определены рациональные параметры

Компромиссными рациональными параметрами вертикальных фильтрующих конических центрифуг являются: частота вращения ротора центрифуги ? ? 250 с-1, эквивалентный диаметр частиц цеолита d=0,004 м, площадь отверстий на выходе очищенного масла из центрифуги F=0,5·10-6 м2. При указанных параметрах кислотное число К < 0,5 мг КОН/г, массовая доля нежировых примесей, массовая доля влаги и летучих веществ не превышает 0,01%.

9. Обоснована адекватность разработанной новой математической модели рабочего процесса вертикальных фильтрующих конических центрифуг, которая позволяет определять рациональные параметры разрабатываемых центрифуг.

Приведена новая методология обоснования и программа расчета конструктивных параметров вертикальных фильтрующих конических центрифуг в зависимости от заданной производительности и требуемого по нормативным документам показателей качества очистки по разработанной новой математической модели.

По разработанной методологии с учетом новой математической модели обоснованы и рассчитаны конструктивные параметры размерного ряда рекомендуемых центрифуг ВФКЦ-4, обеспечивающие заданную производительность с учетом влияния всех факторов процесса.

10. Результаты исследований приняты к внедрениию Главным управлением сельского хозяйства администрации Алтайского края, использованы при разработке рекомендаций и переданы для их практического использования в ООО НТЦ «Алтайвибромаш», ООО НПП «Агротерм», Алтайский НИИ сельского хозяйства СО РАСХН, а также применяются в учебном процессе в ФГОУ ВПО «Алтайский государственный аграрный университет», «Рязанский государственный агротехнический университет имени П.А. Костычева», «Новосибирский государственный аграрный университет», «Мичуринский государственный аграрный университет», в Луганском национальном аграрном университете, Казахском государственном аграрном университете.

11.Экономическая эффективность внедрения результатов исследования рассчитана в сравнении разработанной, предлагаемой вертикальной конической фильтрующей центрифуги ВФКЦ-4 с базовой центрифугой НОГШ-230.

Удельные эксплуатационные затраты на очистку масла ниже на 25% по сравнению с базовой, энергоемкость очистки – на 66%, металлоемкость – в 6,5 раза.

Годовая экономия эксплуатационных затрат в расчете на одну центрифугу при годовом объеме производства масла 20736 кг составляет 47,9 тыс.р. Сравнительный годовой экономический эффект равен 271,2 тыс. р., срок окупаемости капитальных вложений составляет 2,8 года.

Список основных публикаций по теме диссертационной работы

(Публикации в рекомендованных ВАК изданиях и патенты на изобретения выделены курсивом, монографии ? жирным шрифтом)

1. Харченко, Г.М. Оценка эффективности технологических линий получения и очистки соевого масла при проектировании [Текст] / Г.М. Харченко // Ползуновский вестник.? Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2006.?№ 4 (25)?С. 315-318.

2. Харченко, Г.М Математическая модель фильтрования соевого масла в конической центрифуге. [Текст] / Г.М. Харченко // Механизация и электрификация сельского хозяйства.? 2007.?№ 6?С.31-32.

3. Земсков, В.И. Моделирование технологических линий производства соевого масла [Текст] / В.И. Земсков, Г.М. Харченко // Техника в сельском хозяйстве.? 2007.? №6.?С.14-17.

4. Харченко, Г.М. Влияние свойств соевого масла на производительность фильтрующей центрифуги [Текст] / Г.М. Харченко // Механизация и электрификация сельского хозяйства. ?2008.? № 1.? С. 48-50.

5. Земсков, В.И. Методика расчета рациональных параметров конических фильтрующих центрифуг для очистки растительных масел [Текст] / В.И. Земсков, Г.М. Харченко // Механизация и электрификация сельского хозяйства.? 2008.? № 3.? С. 11-13.

6. Харченко, Г.М. Особенности математического моделирования центрифугирования растительных масел в конической центрифугеВФКЦ-2 [Текст] / Г.М. Харченко // Техника в сельском хозяйстве. 2008.? № 4.? С. 26-28.

7. Харченко, Г.М. Оптимизация рабочих параметров центрифуги для очистки подсолнечного масел [Текст] / Г.М. Харченко // Механизация и электрификация сельского хозяйства. ?2008.? № 7.? С. 47-48.

8. Харченко, Г.М. Экспериментальное исследование технологических свойств растительных масел [Текст]/ Г.М. Харченко // Механизация и электрификация сельского хозяйства. ?2008.? № 11.? С. 42-43.

9. Харченко, Г.М. Влияние конструктивно-кинематических параметров биконической вертикальной фильтрующей центрифуги ВФКЦ-2 на кислотное число очищенного подсолнечного масла [Текст] / Г.М. Харченко/ /Вестник алтайского государственного аграрного университета.? Барнаул: Изд-во АГАУ, 2008.?№ 12 (50)?С. 67-71.

10. Земсков, В.И. Структурно-технологические основы моделирования процесса получения и рафинации растительных масел: монография [Текст] / В.И. Земсков, Г.М. Харченко // Алт. гос. аграр. ун-т.? Барнаул: Изд-во АГАУ, 2007.? 151 с.: ил.? Библиогр.: с. 134-151.? 100 экз.?ISBN 978-5-94485-092-8.

11. Харченко Г.М. Механико-технологические основы фильтрации растительных масел в конических центрифугах (основы теории и расчета): монография [Текст] / Г.М. Харченко // Алт. гос. аграр. ун-т.?Барнаул:Изд-во АГАУ; Азбука, 2008.? 158 с.: ил.?Библиогр.: с.143-158.?130 экз.?ISBN 978-5-94485-099-7.

12. Центрифуга для очистки жидкости [Текст] : пат. 2108169 Рос. Федерация: МПК В04 В 3/00, В 04 В 11/00 / Доценко СМ., Харченко Г.М., Курков Ю.Б.; заявитель и патентообладатель Благовещенск ДальГАУ ? № 96110552/13; заявл. 27.05.96; опубл. 10.04.98, Бюл. № 10.? 3 с: ил.

13. Центрифуга для очистки жидкости [Текст] : пат. 2313401 Рос.Федерация: МПК В 04 В 3/00, В 04 В 11/00/ Земсков В.И., Харченко Г.М.; заявитель и патентообладатель Земсков В.И.?№ 2006120778/12; заявл. 13.06.2006; опубл. 27.12.07, Бюл. № 36.? 5 с:

14. Центрифуга для очистки жидкости [Текст]: пат. 2338598 С1 Рос.Федерация: МПК В04 3/00 / Земсков В.И., Харченко Г.М.; заявитель и патентообладатель Земсков В.И.? № 2007113289/12; заявл. 09.04.2007; опубл. 20.11.08, Бюл. № 32.? 4 с:ил.


загрузка...