LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Легка промисловість → Удосконалення способів приготування лляної трести штучним зрошенням

та – і дає можливість вирішувати багато виробничих завдань. Наприклад, користуючись графіком залежності встановлено екстремальну температуру, після якої необхідно стабілізувати розвиток мікроорганізмів з метою запобігання небажаних явищ, пов'язаних з руйнуванням целюлози волокон, зменшенням їх міцності. Розподіл температури в кіпі, як суцільному тілі, описаний диференційним рівнянням:

(3)

де – коефіцієнт теплопровідності для суцільного тіла.

В цьому ж підрозділі розроблена математична модель теплопровідності зволоженої лляної сировини, спираючись на фундаментальний закон збереження енергії. Математична модель створена на прикладі пакування соломи лляної циліндричної форми – рулону. Рулон розглянуто як однорідний циліндричний стержень за умови достатньо високої щільності змотування .

Таким чином, рівняння теплопровідності в цьому випадку має вигляд:

(4)

На початку самонагрівання величина коефіцієнта теплопровідності k вологої лляної соломи залежить від температури U, тому рівняння стає нелінійним. Для періоду сталого режиму самонагрівання можна вважати, що вологість сировини не змінюється і кількість енергії при достатній ізоляції теж постійна. В цьому випадку нелінійність може не враховуватись.

Процес передачі тепла описано за допомогою рівнянь:

у площині (5)

у просторі (6)

де – оператор Лапласа.

Остаточно узагальнене рівняння теплопровідності з урахуванням теплообміну пакування з навколишнім середовищем через бічну поверхню має вигляд:

(7)

Для побудови математичної моделі в рівняння введено одну початкову і дві граничні умови. Для формулювання початкової умови розглянуто одновимірне рівняння теплопровідності у стержні, як провіднику без джерел:

де (8)

Початковою умовою, що дає розподіл температури U на початку процесу (t=0) є:

П.У.  t=0 = f (X) (9)

Для стержня, що обмежений з обох кінців, поставлено граничні умови: Х=0 для лівого кінця та Х=L для правого. У випадку, коли відбувається теплообмін із навколишнім середовищем через торці стержня, граничні умови мають вигляд:

Г.У.  (на кінцях), (10)

де h – коефіцієнт теплообміну;

Uo – температура навколишнього середовища.

Причому в рівнянні (10) знак "мінус" відповідає умові на лівому кінці (Х=0), а знак "плюс" – на правому (Х=L). Граничні умови містять два підходи до визначення кількості тепла, що проходить через границю стержня. З одного боку – це відповідність закону Ньютона, а з другого – експериментальному закону теплопровідності Фур'є.

Таким чином, за допомогою математичних моделей визначена кількість тепла, що виділяється в результаті самонагрівання вологої лляної соломи , і напрямки його передачі всередині пакувань великих розмірів. Доведена необхідність регулювання теплових процесів, які відбуваються при одержанні трести зі зволоженої лляної соломи для збереження якості лляного волокна.

В зв'язку з тим, що екзотермічний процес самонагрівання лляної соломи є некерованим і відбувається спонтанно, що підтверджується рівнянням (3), в роботі запропоновано і науково обґрунтовано проведення регулювання теплових процесів всередині пакувань лляної соломи шляхом вентилювання зволоженої маси.

Вентилювання в замкненій системі сприяє збереженню умов процесу й підвищенню якості готового продукту. При вентилюванні можна також проводити, при необхідності, насичення суміші вологою за допомогою спеціальної зволожувальної камери, або введення в середовище інгібіторів чи каталізаторів з метою керування процесом. Вентилювання сировини дозволить знизити її температуру в центрі пакування, вирівняти умови проведення процесу та забезпечити рівномірність показників якості готової трести з різних шарів пакування.

Розділ 4. Експериментальна частина

4.1. Визначення технологічних параметрів процесу приготування трести штучним рошенням. У першому підрозділі проаналізовано вплив на якість приготовленої трести таких чинників вихідної лляної соломи , як вологість, щільність пакування, спосіб розміщення стебел, температура навколишнього середовища, ступінь заповнення робочої камери.

Аналіз експериментальних даних свідчить, що застосування сировини з вологістю від 100 до 200% для приготування трести є доцільним. Враховуючи той факт, що для досягнення більш високих показників вологості потрібно збільшити тривалість операції замочування, а для видалення надлишкової вологи після завершення процесу приготування трести необхідно збільшити термін сушіння, найбільш доцільною вологістю сировини є 100-150%.

Як свідчать результати експерименту, найкращим показником щільності укладання слід вважати 100-125 кг/м3. Якісні показники одержаної трести при цьому виявились найкращими: розривне навантаження дорівнює 120 130 Н, а відокремлюваність – 5,2 одиниці. Встановлено, що для процесу приготування трести штучним рошенням важливими параметрами є спосіб розміщення стебел: горизонтальний чи вертикальний, вибір форми пакування, ступінь заповнення сировиною робочої ємкості, температура навколишнього середовища та інші. Попередніми дослідженнями встановлено, що при вологості вихідної лляної соломи до 150 % та незначних масах пакування спосіб розміщення стебел істотно не впливає на хід процесу і якість виготовленої трести. З метою спрощення процесу вентилювання, створення рівних умов у всіх шарах сировини, для великих пакувань обрано як оптимальний вертикальний спосіб розміщення стебел льону. Ступінь заповнення робочої камери сировиною було обрано в межах 80-90 % виходячи з міркувань максимальної продуктивності виробництва.

Вплив температури навколишнього середовища вивчався з метою моделювання умов проведення процесу рошення льону в різні пори року. Для дослідження були обрані температури навколишнього середовища від 5 до 45 С.

Найкращими слід вважати результати, отримані при температурі середовища 36 С. Так протягом 4-6 діб можна отримати тресту задовільної якості. При низькій температурі процес приготування трести занадто уповільнений, а при температурі вищій за 36 С, можливо через життєдіяльність термофільних бактерій, здатних руйнувати целюлозу, спостерігається різке зниження природної міцності волокна.

Таким чином, на основі експериментальних досліджень встановлено, що оптимальними параметрами процесу приготування трести штучним рошенням є: вологість сировини – 100-150 %, щільність укладання стебел – 100-125 кг/м3, ступінь заповнення робочої камери сировиною – 80-90 %, вертикальний спосіб розміщення стебел, температура навколишнього середовища 25 С.

4.2. Встановлення оптимальних геометричних і фізичних параметрів пакування лляної соломи для здійснення процесу приготування трести штучним рошенням. У другому підрозділі визначені температурні поля та фізико-механічні показники якості трести при використанні пакувань великих розмірів без регулювання температури.

Для визначення впливу температури самонагрівання на фізико-механічні показники якості трести в різних місцях пакування було проведено серію експериментів, під час яких були встановлені температурні поля всередині кіпи вологої лляної соломи. Температура