УДК 66.047.57
ВЛИЯНИЕ УГЛА НАКЛОНА БАРАБАНА НА ВРЕМЯ ПРЕБЫВАНИЯ И ВЕЛИЧИНУ ВЛАГООТБОРА
ПРИ СУШКЕ ГАЛИТА
А.М. Байтуреев
ТарГУ им.М.Х. Дулати, Казахстан, г. Тараз
Повысить коэффициент заполнения галитом можно было бы повышением подачи стружки в барабан. Однако при существующем времени прохождения галита через барабан большой объем галита не высыхает до необходимой влажности wк = 0,2–1%. Значит, для обеспечения высыхания материала при большом коэффициенте заполнения барабана следует увеличить продолжительность пребывания стружки в барабане.
Продолжительность
сушки 
(или время пребывания измельченного галита в барабане)
определяется по уравнению [1, с. 316]:
, мин, (1)
где
, кг. (2)
здесь: j – коэффициент заполнения барабана, %; 
– диаметр барабана, м; 
– длина барабана, м.
Одним из параметров, влияющих на
производительность сушильных барабанов является количество материала 
, единовременно находящегося в нем, определяемое
коэффициентом заполнения j.
Возьмем
дополнительное условие, которое представляет собой эмпирическую связь
коэффициента заполнения барабанного агрегата с остальными управляющими
параметрами процесса в виде номограммы [2, (см. рисунок 2.1)]. Эту
номограмму при помощи последовательного применения метода наименьших квадратов
удалось представить в аналитическом виде (3):
(3)
(4)
Эта зависимость хорошо согласовывается (с точностью до 5%) в области изменения параметров [4, с. 22]:
Эта область полностью отвечает физическим и конструктивным возможностям
барабанных агрегатов, установленных в химической промышленности и в других
отраслях промышленности.
Таким образом, сформируем задачу оптимизации: необходимо отыскать
условный максимум производительности, заданной уравнением (1) при наличии ограничений типа равенства (4).
В этих уравнениях содержится восемь управляющих
параметров (переменных), из которых не все переменные независимы.
(5)
Очевидно, что не все переменные независимы. Во-первых, коэффициент
заполнения агрегата невозможно задать, то есть является функцией остальных
управляющих параметров, и его с помощью уравнения (3) можно исключить из
рассмотрения. Выясним, какие параметры можно считать независимыми.
В работе [4, с. 24] показано, что с увеличением модуля отрицательного угла
наклона барабана 
производительность
установки возрастает, но в заводских условиях максимальный угол наклона обычно
определяется размерами цеховых помещений, допустимыми нагрузками на опорные
подшипники и устанавливаются при монтаже раз и навсегда конкретно для каждого
агрегата. Таким образом, угол наклона является фиксированной величиной и из
числа переменных условно исключается.
Реальный диапазон изменения угла для барабанных агрегатов в химической
промышленности 
.
Аналогично
и начальная влажность материала 
является фиксированной
величиной и зависит только от погодных
условий. Обычно начальная влажность колеблется в диапазоне 
. Ее тоже условно можно исключить из числа переменных.
По
техническим условиям хранения поваренной соли на выходе из барабанного агрегата
должны иметь заданную конечную влажность 
[3].
Таким
образом, остается четыре параметра, управляющих процессом сушки: 
, причем один из них является зависимым, так как осталось
одно неиспользованное уравнение связи (3). Как
указывалось в работе [4, с.
24], экспериментально было обнаружено наличие условных
экстремумов по переменным 
и 
, следовательно, для решения задачи оптимизации классическими
методами математического анализа нужно исключить из числа независимых
переменных температуры 
и 
.
Преобразовав
выражение (3) получим уравнение (6) для
расчета коэффициента заполнения барабанного агрегата
с отрицательным углом наклона при сушке галита.
(6)
Подставив значения коэффициента
заполнения (
) (6) и значение
производительности 
(1) в уравнение (7) и в результате преобразования получено уравнение для
определения времени пребывания измельченного галита в барабане (8).
; (7)
(8)
В результате экспериментальных исследований и математической обработки уравнения (8), построена зависимость влияния угла наклона барабана на время пребывания галита в барабане и величину влагоотбора (рисунок 1).
Из анализа рисунка 1 видно, что с увеличением отрицательного угла наклона барабана время пребывания галита в барабане возрастает. А величина влагоотбора при угле наклона барабана более a=(-1,5о) резко падает. Следовательно, оптимальное временя пребывания галита в барабане обеспечивается при угле наклона барабана a=(-1,5о), при котором происходит максимальная величина влагоотбора.
Рисунок 1– Влияние угла наклона барабана на время пребывания галита
в барабане и
на величину влагоотбора
Литература
1.
Стерлин Д.М. Сушка в производстве фанеры и древесностружечных плит. -М.: Лесная
промышленность, 1977. -383 с.
2.
Куцакова В.Е., Петров С.В., Березина Н.В. Интенсификация процессов и
оборудования пищевых производств. Межвуз. сб. научн. трудов. -Л.: ЛТИ им.
Ленсовета, 1980. -С.180.
3. ГОСТ 13830-91. Соль поваренная пищевая. Общие технические условия. Москва.
4. Куатбеков М.К., Куцакова В.Е. Барабанные сушилки (теория и расчет). - Алма-Ата: Рауан, 1993. - 53 с.