УДК 66.047.57
Байтуреев А.М. к.т.н., профессор
Таразский государственный
университет им.М.Х.Дулати,
Республика Казахстан
Математическое моделирование и применение инновационных технологий при инженерных расчетах барабанных сушильных агрегатов
Рассмотрим задачу оптимального управления процессом сушки в барабанном агрегате на примере предложенного кинетического уравнения для сушки измельчённых материалов в барабанной сушилке [1].
В качестве критерия оптимальности выбираем производительность агрегата по
сухому продукту 
.
, (1)
где:
; (2)
(3)
;
(4)
В
формулах (1)-(4):
– производительность материала по сухому продукту, кг/ч;
tвх –
температура агента сушки на входе в барабан, оС;
tвых –
температура агента сушки на выходе из барабана, оС;
– массовая скорость
сухого агента сушки по барабану, кг/(м2×с);
– плотность газа (воздуха), кг/м3;
– скорость агента
сушки, м/с;
D – диаметр барабана,
м;
j – коэффициент заполнения барабана, %;
L – 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.
Чтобы рассчитать производительность сушильного
барабана по кинетическому уравнению (1), нужно
определить: значения коэффициента-
и 
; выбрать оптимальный угол наклона барабана 
; скорость сушильного агента 
, частоту вращения
барабана 
; коэффициент заполнения барабана материалом 
, массовую скорость (
) агента сушки в барабане.
Среднюю величину частиц поваренной соли 
определяем, просеивая через сито с различным размером ячеек
(перед просеиванием материал подсушивается в комнатных условиях до 
).
Температура материала принимается на 10°С
ниже температуры отработавшего в барабане агента сушки.
Из выражения (1) видно, что
производительность агрегата по сухому продукту зависит от температуры
сушильного агента на входе в барабан (tвх).
В данной работе задаваясь температурой сушильного агента на входе (tвх) в
барабан и на выходе (tвых) из
барабана по выражению (3) определяем значение
коэффициента-П, сводим в таблицу 2 и затем строим график изменения
коэффициента-П в зависимости от температуры сушильного агента на входе (tвх) и
на выходе (tвых) из
барабана.
Значения коэффициента – А в зависимости от угла наклона барабана
берем из таблиц приведенных в литературе [2] и [3].
Значение коэффициента влажности К0,34 определяем
задаваясь начальной влажностью (Wн,%)
и конечной влажностью (WК,%)
материала согласно выражения (3), и сводим в таблицу 1.
Затем согласно данных таблицы 1
используя блок-схему алгоритма строим номограмму для определения коэффициента
влажности-К0,34 в зависимости от начальной и конечной влажности
материала (рисунок 1) [4-7].
Таблица 1 - Зависимости коэффициента-К0,34 от начальной (Wн,%) и конечной влажности (WК,%) материала
|
Влажность материала W, % |
|||||
|
Начальная влажность, Wн |
Конечная влажность, Wк |
||||
|
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1,0 |
|
|
Коэффициент влажности - |
|||||
|
50 |
0,265 |
0,265 |
0,266 |
0,266 |
0,266 |
|
45 |
0,275 |
0,275 |
0,275 |
0,276 |
0,276 |
|
40 |
0,286 |
0,286 |
0,287 |
0,287 |
0,288 |
|
35 |
0,299 |
0,300 |
0,300 |
0,301 |
0,302 |
|
30 |
0,315 |
0,316 |
0,317 |
0,318 |
0,318 |
|
25 |
0,336 |
0,337 |
0,338 |
0,338 |
0,339 |
|
20 |
0,362 |
0,364 |
0,365 |
0,366 |
0,367 |
|
15 |
0,400 |
0,402 |
0,404 |
0,406 |
0,408 |
|
10 |
0,460 |
0,463 |
0,467 |
0,470 |
0,474 |
|
5 |
0,587 |
0,595 |
0,604 |
0,614 |
0,624 |
Рисунок 1 – Блок-схема алгоритма для определения коэффициента
влажности – К0,34 в зависимости от влажности материала
Рисунок 2 -
Изменение коэффициента влажности К0,34 в зависимости от
начальной влажности (Wн)
и конечной влажности (Wк)
материала
С целью получение номограммы для определения коэффициента температуры-П в данной работе задаваясь температурой сушильного агента на входе (tвх) и выходе (tвых) из барабана, и решая уравнение (4) определяем значение температурного коэффициента-П и сводим в таблицу 2.
С целью обработки экспериментальных данных с помощью персонального компьютера (ПК) разработана блок-схема алгоритма для определения коэффициента температуры-П в зависимости от температуры сушильного агента на входе и выходе из барабана (рисунок 3) [4-6].
Затем согласно данных таблицы 2 используя блок-схему алгоритма строим номограмму для определения температурного коэффициента-П в зависимости от температуры сушильного агента на входе (tвх) и выходе (tвых) из барабана (рисунок 4).
