К выбору критерия оптимизации сушильной установки

Аннотация: В статье представлены результаты разработки виртуального стенда для изучения процесса теплопроводности. Представлены основные возможности разработанного программного обеспечения. Показаны некоторые результаты использования стенда в процессе обучения.

Сушка – один из наиболее энергоемких технологических процессов, поэтому, как правило, все затраты на высушивание продукта вкладываются в себестоимость конечной продукции. Актуальность вопроса оптимизации процесса сушки в той или иной сушильной установке связана с необходимостью повышения производительности аппарата, требований, предъявляемых к качеству готового сухого продукта, а также учета влияния дополнительных стадий подготовки продукта, его переработки, транспортирования, связанные с процессом  сушки, и, соответственно, влияние этих факторов на себестоимость продукции [1, c. 562; 2, c. 211; 3, c. 655].

Одним из способов оценки работы сушильной установки является оценка по производительности сушилки, выражаемой в напряженности по испаренной влаге c влагосодержанием сухого продукта, с удельным расходом тепла на единицу испаренной влаги объемным коэффициентом теплообмена.

При этом к готовому продукту, как правило, предъявляются определенные требования по фракционному составу, насыпной плотности, определенной геометрической форме частиц, теплофизическим и механическим свойствам продукта, например таким как, прочность, слеживаемость и другим специфическим физико-химическим показателем.

В настоящее время характер  этих показателей (их численное значение), как правило, определяется конечным пользователем (потребителем продукции) и может сильно различаться в зависимости от конкурентной ситуации на рынке того или иного продукта [4, с. 15].

Для выработки некоего общего критерия оптимизации работы сушильного аппарата, выделенные параметры можно объединить в несколько групп:

1 группа – параметры по показателям качества готовой продукции;

2 группа – параметры по показателям технической или технико-экономической эффективности эксплуатации сушильного аппарата;

3 группа – показатели, связанные с интенсивностью процесса сушки.

При этом показатели, входящие в ту или иную группу, могут иметь свой весовой коэффициент в зависимости от важности и объема процесса сушки в рассматриваемом технологическом производстве [5, c. 23].

Как правило, качественные характеристики сухого продукта требуется поддерживать на определенном, стабильном во времени уровне. Показатели технико-экономической эффективности, например, энергозатраты, требуется снижать в разумных пределах, т. к. это приводит к уменьшению себестоимости готовой продукции.

Параметры, связанные с интенсификацией процесса сушки, как правило, связаны с определенными режимными и конструктивными характеристиками сушильной установки и могут зависеть от выбора стандартной сушилки или от конструирования и проектирования новой сушилки на базе уже известных аппаратов с определенными новыми решениями, как в области конструкции, так и в области режима работы.

Соответственно, вид критерия оптимальности целесообразно представлять в зависимости от поставленных задач: либо это оптимизация эксплуатации известной установки, либо проектирование новой конструкции или выработка нового режимного регламента.

При этом необходимо учитывать определенные ограничения, накладываемые на возможности варьирования влияющих на рассмотренные факторы параметров. Например, аппараты и процессы в заданной технологической схеме, как правило, связывают с возможностью использования того или иного типа сушильного агента, например, воздух или топочные газы, и, соответственно, определяют способы и возможности его подготовки до заданных температурных и влажностных параметров.

Определенное влияние здесь оказывает необходимость развития заданной скорости сушильного агента, что, как правило, ограничено возможностями дутьевого оборудования, применяемого на данном предприятии. Подобного рода ограничения, как правило, сразу приводят к необходимости поиска новых конструктивных или режимных параметров.

Список литературы

1. Современные аналитические подходы к энергосбережению. Интегрированный подход. Пинч-анализ. Луковичная модель / В. И. Коновалов, Т. Кудра, А. Н. Пахомов, А. Ю. Орлов // Вестник Тамбовского государственного технического университета. 2008. Т. 14. № 3. С. 560-578.
2. Теплофизические и кинетические особенности сушки дисперсий и кристаллообразующих растворов / Н. Ц. Гатапова, В. И. Коновалов, А. Н. Шикунов, А. Н. Пахомов, Д. В. Козлов // Вестник Тамбовского государственного технического университета. 2003. Т. 9. № 2. С. 210-229.
3. Оценка кинетических характеристик процесса сушки жидких дисперсных продуктов / А. Н. Пахомов, Е. А. Хатунцева, В. А. Елизарова, Р. Ю. Банин, Е. А. Черных // В мире научных открытий. 2015. № 4.1 (64). С. 653-661.
4. Возможности повышения энергоэффективности утилизации жидкой послеспиртовой барды / А. Н. Пахомов, Е. А. Ильин, А. В. Баландина, Л. А. Козлова, Е. А. Хатунцева // Наука в центральной России. 2012. С. 15-17.
5. Пахомов А. Н., Пахомова Ю. В. Сушка капель жидких дисперсных продуктов. М. : Издательство «Перо», 2013. 122 с.

 

Материал поступил в редакцию 11.10.2017
© Бирюкова И. А., Васенина С. В., 2017