Энергетическая оценка вальцовых станков типа А1-Б3Н и ЦВС

01.11.2014

Общепринятой и широко распространенной энергетической оценкой технологического оборудования в различных отраслях народного хозяйства, в том числе и в зерноперерабатывающей, является удельный расход энергии на единицу перерабатываемого продукта. Этот параметр наряду с удельной материалоемкостью, надежностью, производительностью на одну тонну веса машины и единицу занимаемой производственной площади, наработкой на отказ и др., определяет как уровень развития современных техники и технологий, так и их конкурентоспособность. Постоянно прогрессирующий рост цен на энергоносители определяет исследования по снижению удельных энергозатрат как актуальную народнохозяйственную задачу. Одним из приоритетных направлений таких исследований является энергетическая оценка оборудования с целью определения наименее энергоемкого. Она должна основываться на дифференцированной интерпретации затрат энергии на измельчение современными объективными методами, основывающимися на теориях упругости, прочности, механики сплошных сред, машин и механизмов, гипотез дробления и измельчения и др.
Общепринятым дифференциальным энергетическим законом измельчения на сегодняшний день является обобщенный закон измельчения П.А. Ребиндера. Ранее он был преобразован для практического применения с учетом реологических свойств зерновых, выражение (2.93).
Целью настоящих исследований является сопоставление энергетических затрат на измельчение зерна пшеницы в вальцовых станках А1-БЗН и ЦВС на основе преобразованного закона измельчения.
Определение общих затрат энергии на измельчение и холостой ход измельчителя проводилось для А1-БЗН и ЦВС в производственных и полупроизводственных условиях Одесского и Kyлиндоровского КХП при режиме работы I драной системы, соответствующем общему извлечению, равному 25...30 %. Зерно для измельчения готовилось в зерноочистительном отделении мукомольного завода. Разовые пробы отбирались многократно с полным пересечением потока и замерами времени каждого отбора. Производительность измельчителей рассчитывалась по суммарному весу пробы и общему времени отбора. Определение показателей качества зерна, геометрических характеристик продуктов до и после измельчения производилось после сокращения общей пробы. Результаты определений приведены в табл. 6.13.

Энергетическая оценка вальцовых станков типа А1-Б3Н и ЦВС

Замер расхода электроэнергии проводился с помощью трех-фазного счетчика ЦЭ 6803 во время отбора проб и не менее, чем за полчаса работы измельчителей на холостом ходу. Результаты измерений и определений приведены в табл. 6.14, 6.15.
Энергетическая оценка вальцовых станков типа А1-Б3Н и ЦВС

Определение прироста поверхности зернопродуктов в процессе измельчения проводилось по разнице поверхностей измельченного зерна и исходного. При определении поверхностей были приняты следующие допущения: зерно принималось за эллипсоид; поверхности зерна и частиц продуктов размола ровные; частицы измельченного продукта имеют форму равновеликого куба с ребром равным среднеарифметическому размеру ячеек сит, выделивших эти частицы.
Поверхность зерна S3 с достаточной для практики точностью определялась по формуле:
Энергетическая оценка вальцовых станков типа А1-Б3Н и ЦВС

где вз-, сз-, аз- — соответственно усредненные значения ширины, толщины и длины 50 характерных зерен пробы, мм;
m и m1000 — соответственно массы измельченного зерна и 1000 зерен, г.
Поверхность частиц продуктов размола Sp вычислялась как средневзвешенная величина поверхности классов крупности:
Энергетическая оценка вальцовых станков типа А1-Б3Н и ЦВС

где ji — содержание i-гo класса в продукте измельчения, %;
di — средний диаметр i-гo класса крупности, м;
Pi — плотность i-гo класса крупности, кг/м3.
Плотность классов крупности определялась общеизвестным пикнометрическим способом в толуоле. При этом классы крупности более I мм доизмельчались на лабораторном МУЛе. Гранулометрический состав продуктов после измельчения определялся ситовым анализом на наборе стандартных сит, составленном в соответствии с общепринятой в мукомольной промышленности шкале крупности. Результаты определений представлены в табл. 6.16.
Объем измельченного продукта определялся как частное от деления его массы на средневзвешенную плотность, рассчитанную по данным табл. 6.16.
Энергетическая оценка вальцовых станков типа А1-Б3Н и ЦВС

В выражении (2.93) σр и E априорно характеризуют механические свойства зерна. Их значения получены на образцах отличной от зерна формы и в условиях, отличных от реального измельчения. Поэтому расчеты с использованием σр и E не могут претендовать на объективную количественную оценку затрат энергии. Кроме этого в А1-БЗН измельчение зерна, как известно, происходит в процессе однократного нагружения, которое создает в зерне напряжения, равные и больше, чем σр. В ЦВС разрушение зерна происходит в процессе многократного периодического нагружения. При этом время между нагружениями не превышает период релаксации, а развиваемые напряжения не превышают σр.
Элиминируем выражение (2.93) для условий измельчения зерна в рассматриваемых измельчителях.
Для А1-БЗН и ЦВС оно примет вид соответственно:
Энергетическая оценка вальцовых станков типа А1-Б3Н и ЦВС

где Aвс и Ацвс — соответственно затраты энергии на измельчение проб в А1-БЗН и ЦВС, Дж;
Wвс и Wцвс — соответственно удельные затраты энергии на об-разованние поверхностей при измельчении проб зерна в А1-БЗН и ЦВС, Дж/м2;
ΔSвс и ΔSцвс — соответственно величины вновь образованных поверхностей при измельчении проб зерна в А1-БЗН и ЦВС м2;
Vцвс — объем измельченного в ЦВС зерна, м3.
Aххвс и Аххцвс — соответственно затраты энергии на холостой ход А1-БЗН и ЦВС во время измельчения проб, Дж;
υp — скорость релаксации зерна пшеницы, Н/(м2*с);
tцвс — время измельчения зерна в ЦВС, с.
Значения W из выражений (6.70) и (6.71) можно представило в виде:
Энергетическая оценка вальцовых станков типа А1-Б3Н и ЦВС

Недостающие для расчета данные и результаты расчета W приведены в табл. 6.17. Значение υp принято по данным И. А. Наумова для стекловидного зерна влажностью 16,8 %.
Энергетическая оценка вальцовых станков типа А1-Б3Н и ЦВС

Результаты проведенных исследований позволяют сделать следующие выводы: количество энергии на образование новой поверхности при измельчении в ЦВС минимум на 50 % ниже, чем в А1-БЗН; способ измельчения зерна в ЦВС менее энергоемкий, чем в А1-БЗН; способ приложения разрушающих усилий в ЦВС в большей мере соответствует особенностям структурно-механических свойств зерна пшеницы.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: