Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И РЕШЕНИЕ ОПТИМИЗАЦИОННОЙ ЗАДАЧИ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ ТЕМПЕРАТУРЫ СУШИЛЬНОГО АГЕНТА НА ВЫХОДЕ ИЗ СУШИЛЬНОГО БАРАБАНА

Байтуреев А.М. 1 Ертаева Ж.А. 2
1 Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения «Таразский государственный университет имени М.Х. Дулати» Министерства образования и науки Республики Казахстан
2 Товарищество с ограниченной ответственность Профессиональный гуманитарно-технический колледж «Білім» Республики Казахстан
В результате математической обработки процесса сушки измельченного галита в сушильном барабане со смешанным режимом термообработки были определены оптимальные значения температуры сушильного агента на выходе (tвых) из барабана, также определены оптимальная температура сушильного агента на входе в барабан tвх = 100÷225 °С в зависимости от начальной влажности материала. Из анализа корреляционного графика видно, что отклонения левой части уравнения от правой части уравнения при tвх = 100÷225 °С колеблются в пределах от 0,7÷12,8 %.
сушильный барабан
угол наклона
термообработка
смешанный режим
1. Байтуреев А.М. Переработка и сушка в производстве поваренной соли. – Тараз: Тараз университеті, 2005. – 195 с.
2. Вадзинский Р. Статистические вычисления в среде Excel. –СПб.: Питер, 2008.–608 с.
3. Куатбеков М.К., Куцакова В.Е. Барабанные сушилки (теория и расчет). – Алма-Ата: Рауан, 1993. – 53 с.
4. Плановский А.Н., Муштаев В.И., Ульянов В.М. Сушка дисперсных материалов в химической промышленности. – М.: Химия, 1979. – 288 с.
5. Стерлин Д.М. Сушка в производстве фанеры и древесностружечных плит. – М.: Лесная промышленность, 1977. – 383 с.

В настоящее время сушка дисперсных материалов во взвешенном и полу взвешенном состоянии [1] привлекает внимание многих исследователей и находит широкое применение в различных отраслях промышленности: химической, нефтехимической, металлургической, пищевой, строительной и др.

В химической промышленности используются сушильные аппараты различных типов. Наиболее эффективными в этом отношении являются барабанные сушильные агрегаты, устанавливаемые с наклоном в сторону подачи сырого материала и сушильного агента [3], [4].

Барабанные сушилки для измельченного галита заимствованы из отраслей промышленности, где ими пользовались для сушки разных сыпучих материалов, в частности песка, цемента, угля и др.

Рассмотрим задачу оптимального управления процессом сушки в барабанном агрегате на примере предложенного кинетического уравнения для сушки измельчённых материалов в барабанной сушилке. В качестве критерия оптимальности выбираем производительность сушильного агрегата по сухому продукту G [5]:

bait01.wmf, (1)

где

bait02.wmf; (2)

bait03.wmf; (3)

bait04.wmf. (4)

baitur1.wmf

Рис. 1. Влияние начальной влажности материала на температуру газа на выходе при tвх = const

 

В формулах (1)–(4):

G – производительность материала по сухому продукту, кг/ч; коэффициент – М; К – коэффициент влажности; П – температурный коэффициент; tвх – температура агента сушки на входе в барабан, °С; tвых – температура агента сушки на выходе из барабана, °С; ρсϑс – массовая скорость сухого агента сушки по барабану, кг/(м2×с); ρс – плотность газа (воздуха), кг/м3; ϑс – скорость агента сушки, м/с; Dб – диаметр барабана, м; – коэффициент заполнения барабана, %; Lб – длина барабана, м; Wн и Wк – начальная и конечная влажность материала, %; n – частота вращения барабана, об/мин; a – угол наклона барабана, град; d – средний эквивалентный диаметр частицы, мм.

Температура отработанного сушильного агента на выходе из барабана tвых не может быть выбрана произвольно и должна рассчитываться из уравнения теплового баланса, решенного совместно с уравнением кинетики процесса сушки (1). Это решение может быть представлено в виде равенства [5]:

bait05.wmf. (5)

Подставив выражение M (2) в уравнение (5) и преобразовав его получено уравнение (6).

bait06.wmf

bait07.wmf;

bait08.wmf

bait09.wmf. (6)

baitur2.wmf

Рис. 2. Корреляционный график при tвх = 100÷225 °С

baitur3.wmf

Рис. 3. Корреляционный график при tвх = 250÷400 °С

 

Решив уравнение (6) методом последовательных приближений, задаваясь температурой отработавших газов tвых, добиваемся равенства правой и левой частей уравнения (5), отыскивая таким путем истинное значение температуры отработавшего в барабане сушильного агента. Определив, таким образом, tвых и производительность сушильного барабана по уравнению (1) строим графики [2]: влияние начальной влажности материала на температуру газа на выходе при tвх = const (рис. 1); и корреляционные графики уравнения теплового баланса рис. 2 при tвх = 100÷225 °С и рис. 3 при tвх = 250÷400 °С.

Из анализа корреляционного графика приведенного на рис. 2 видно, что отклонения левой части уравнения (6) от правой части уравнения при tвх = 100÷225 °С колеблются в пределах от 0,7÷12,8 %.

Однако при температуре сушильного агента на входе в барабан равного tвх = 250÷400 °С происходит переполнения барабана, т.е. коэффициент заполнения барабана (j) больше оптимального равного 51–54 %, а отклонения левой части уравнения (6) от правой части уравнения колеблются в широких пределах от 1,5÷1185,3 %.

Следовательно, оптимальной температурой сушильного агента на входе в барабан при сушке галита является температура равная tвх = 100÷225 °С, в зависимости от начальной влажности материала.




Библиографическая ссылка

Байтуреев А.М., Ертаева Ж.А. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И РЕШЕНИЕ ОПТИМИЗАЦИОННОЙ ЗАДАЧИ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ ТЕМПЕРАТУРЫ СУШИЛЬНОГО АГЕНТА НА ВЫХОДЕ ИЗ СУШИЛЬНОГО БАРАБАНА // Успехи современного естествознания. – 2015. – № 9-3. – С. 482-485;
URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=35617 (дата обращения: 24.10.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074