Разработка эффективного аппарата для разделения смеси твердое тело-твердое тело в трехфазном псевдоожиженном слое

Аннотация

Актуальность и востребованность темы диссертации. Производство овощей в мировом масштабе по сравнению с прошлым десятилетием увеличилось в два раза и составляет 1150 млн. тонн, большую долю которых занимают корне- и клубнеплоды. Лидерами этой сферы являются Китай (580,7 млн. т), Индия (121,0 млн. т), США (34,7 млн. т), Турция (28,3 млн. т), Иран (23,7 млн. т), Египет (19,6 млн. т)1. Данная тенденция способствует направленности научных исследований на улучшение качества перерабатываемых продуктов до уровня, соответствующего с нормами потребления, проводимые научно-исследовательские работы, направлены на совершенствование существующих технологий по переработке овощей и фруктов с разработкой новых эффективных процессов и аппаратов. Па сегодняшний день во всем мире актуальной задачей является современные методы и способы по переработке корне- и клубнеплодов с целю получения пищевых порошков, эффективного и рационального использования местного сырья с минимальными его потерями, интенсификации процессов и аппаратов по очистке и мойке с минимальными расходами энергии на прокачку теплоносителей. Поэтому проведение научно-исследовательских работ по проведению нескольких процессов в одной установке с минимальными расходами энергоресурсов, создание нетрадиционных высокоэффективных мобильных технологий по переработке сырьевых ресурсов, обеспечение конкурентоспособности продукции, снижению ее стоимости и расхода сырья является актуальной проблемой. В нашей республике основное внимание уделено масштабным научным исследованиям, направленные на создание высокого уровня научных работ по развитию отрасли пищевой индустрии, в частности создание новых компактных мобильных технологий, включающих эффективные процессы и аппараты для полной переработки отечественных сырьевых ресурсов с минимальными потерями сырья и ценных компонентов для получения пищевого полуфабриката. Вместе с тем, необходимо дальнейшее углубление научных исследований по эффективному использованию местного сырья для получения качественной продукции. В стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан предусмотрены задачи: «Подъем промышленности путем перевода ее на качественно новый уровень, к дальнейшей интенсификации производства готовой продукции на базе глубокой переработки местных сырьевых ресурсов, освоение выпуска новых видов продукции и технологии»2. В связи с этим имеют важное значение научные исследования по созданию новых высокоэффективных, энерго-и ресурсосберенающих процессов и аппаратов в технологии полной переработки корне- и клубнеплодов с получением полуфабрикатов высокого качества. Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в постановлениях и указах Президента Республики Узбекистан № ПП-2520 от 12 апреля 2016 года «О мерах по совершенствованию системы закупок и использования плодоовощной продукции, картофеля и бахчевых культур», ПКМ республики Узбекистан №251 от 29 августа 2015 г. «Об утверждении концепции и комплекса мер по обеспечению здорового питания населения республики Узбекистан на 2015-2020 годы», № У П-4947 от 7 февраля 2017 года «О стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан» и № УП-4707 от 4 марта 2015 года «О программе мер по обеспечению структурных преобразований, модернизации и диверсификации производства на 2015-2019 годы», а также в других нормативных документах, принятых в данной сфере. Целью исследования является разраоотка спосооа и аппарата разделения неоднородной смеси «твердое тело - твердое тело» в трехфазном псевдоожиженном слое. Научная новизна исследования заключается в следующем: выявлен трехфазный псевдоожиженный слой в технологии переработки сельскохозяйственного сырья, в частности, для разделения системы «мякоть-кожица» и одновременной мойки мякоти с применением эффекта «эрлифта»; разработыны формулы для расчета скорости начала псевдоожижения w»c и и уноса wyH в трехфазном псевдоожижение достаточно высокой точности; определены физико-механические свойства очищенной методом мгновенного сброса давления мякоти и кожицы и создана физическая модель процесса одновременного разделения, мойки и осаждения в трехфазном псевдоожиженном слое; разработана конструкция секционированной распределительной решетки, обеспечивающая осциллирующий режим истечения потока; создан способ и аппарат для разделения смеси «мякоть-кожица» в трехфазном псевдоожиженном слое. Выводы 1. Показано, что экспериментальные исследования по разделению смеси из твердых материалов в трехфазном псевдоожиженном слое на критические скорости, т.е. начала псевдоожижения wnc и уноса кусочков кожицы оказывают влияние геометрические размеры, форма частиц и соотношение Г:Ж. 2. Предложены критериальные формулы с высокой точностью для расчета скорости начала псевдоожижения wnc и уноса wyH тел неправильной формы при трехфазном пседоожижении, полученные обобщением экспериментальных данных. 3. Определено гидравлическое сопротивление секционированной конструкции решетки, которая разбита на секции в виде правильных шестиугольников по вершинам которых размещены малые и в центре большое эллипсоидные отверстия для создания осциллирующего течения газожидкостного потока, а также выведена формула для расчета сопротивления «сухой» решетки с погрешностью ±7,7% 4. Показано, что совмещение процессов разделения смеси «твердое телотвердое тело» и мойка в одном аппарате позволяет сэкономить воду в 2,3 раза, а в связи с этим, энергозатраты на 60%, применение воздуха в качестве третьей фазы позволяет создать эффект эрлифта, что также способствует сокращению энергозатрат до 20-25%. 5. Рекомендована методика расчета аппарата трехфазного псевдоожиженного слоя. 6. Рекомендованы технологический процесс и аппарат для разделения смеси «мякоть-кожица» в трехфазном псевдоожиженном слое.