CC BY
7УДК. 631.365
БАРАБАНЛИ ЦУРИТГИЧДА МАТЕРИАЛНИНГ БУЙЛАМА АРАЛАШИШ ЖАРАЁНИНИ ТАДЦЩ ЦИЛИШ
Мансуров Мухторжон Тохиржонович т.ф.д, доцент, НамМКИ m mansurov 1978@mail.ru tel: +998941598106
Ахунбаев Адил Алимович т.ф.н., доцент ФарПИ, axunbayev61@mail.ru tel: +998905602453
Абдукодиров Нурзод Шавкатжон угли Таянч докторант НамМКИ, Tel:+998911434422, nurzodqodirov 1991 @gmail.com
Аннотация: Маколада материалларни куритиш барабанидаги харакатланиш жараёнидаги буйлама аралаштиришнинг коэффициентларини тажрибавий аниклаш, куритиш жараёнига таъсирининг математик тавсифи ва тажриба натижалари тахлил килинган.
Аннотация: В статье проведен анализ экспериментального определения коэффициентов продольного перемешивания при движении материалов в сушильном барабане, математическое описание влияния на процесс сушки и результаты эксперимента.
Abstract: The article analyzes the experimental determination of the coefficients of longitudinal mixing during the movement of materials in the drying drum, a mathematical description of the effect on the drying process and the results of the experiment.
Калит сузлар: куритиш барабани, буйлама аралаштиришни, уртача булиш вакти, дисперс материал, импулсли таъсир.
Ключевые слова: сушильный барабан, продольное перемешивание, среднее время пребывания, дисперсный материал, импульсное воздействие.
Key wor: drying drum, longitudinal mixing, average residence time, dispersed material, impulse action.
Кириш
Х,озирда донадор махсулотларни конвектив усулда куритиш учун турли курилмалардан фойдаланилади. Бундай аппаратлар ичида кенг кулланиладиган куритиш барабанлари бошка аппаратлардан куйидаги афзалликлари: конструктив соддалиги, бошкариш ва таъмирлаш осонлиги ва нисбатан арзонлиги билан ажралиб туради. Куритиш барабани горизонтга нисбатан кия жойлашган цилиндрик корпусдан иборат булиб, термик ишлов бериладиган махсулот унинг бир учидан юкланиб, иккинчи учида чикарилади. Материални куритиш учун зарур булган иссиклик микдори карама-карши ёки паралеел йуналтирилган иссик агент ёрдамида берилади. Материални иситувчи хаво
билан контактини яхшилаш учун цилиндрик барабан ичига махсус насадка (куракча)лар урнатилади. Барабан айланганда махсулот зарраларини насадкалар барабан ички девори буйича юкорига олиб чикадилар ва маълум баландликдан каттик зарралар ёмгири сифатида иссик хаво окими ичига сочиб беради. Куритиш жараёнининг асосий кисми шу катти; зарраларнинг иссик хаво окими ичидан утиш даврида амалга оширилади. Шунинг учун, насадкалар материални канчалар даражада текис ва барабан кундаланг кесим юзаси буйича равон сочиб бериши куритиш жараёнинг интенсивлигини белгилаб беради. Куритилаётган зарраларнинг айланувчи барабан ичидаги харакати насадка конструкцияси ва унинг иш режимидаги параметрларига боглик. Зарраларнинг барабандаги харакати жуда мураккаб булиб, зарра насадканинг узида сирпаниб, думалаб, аралашиб харакатланса, насадкадан сочилганда зарралар бир-бири билан урилиб ва харакатланаётган хаво окими билан тукнашиш окибатида нотекис харакат килади. Бундан сунг насадкадан сочилиб тушаётган зарралар барабан остида думалаб аралашиб харакатланаётган материал катлами билан тукнашади [1].
Барабан курилмаларида окимларнинг харакати нихоятда мураккаб булиб, уни математик моделлаштириш ва жараённинг хамма жихатларини камраб олувчи аник ечимларини топиш кийин масала хисобланади. Шунинг учун бундай жараёнларнинг тасвири турли хил гидродинамик моделлар оркали курсатилади [2]. Материалнинг харакатланиш хусусиятига эътибор бермаслик аппаратдаги гидродинамик вазиятни нотугри бахолашга олиб келади. Моделни аникрок танлаш учун харакатнинг физик мохиятини ва шунга мос равишда маълум бир аппаратдаги окимнинг тузилишини тугри бахолаш керак.
Ушбу йуналишдаги илмий тадкикотлар аппаратлардаги окимлар тузилишининг анча содда моделларини ишлаб чикишга олиб келди ва улар ярим эмпирик характерга эга булсада, хакикий куритиш жараёнини маълум бир аниклик билан акс эттирувчи моделларни олиш имконини берди. Барабанли куритгичда иссиклик ва масса утказиш жараёнлари унинг конструктив хусусиятларига (улчамлари, насадкалар сони ва профили), технологик параметрларга (барабан айланиш тезлиги, аппаратнинг киялик бурчаги, оким тезлиги, хаво харорати, намлиги ва бошкалар) ва махсулотнинг физик-кимёвий хусусиятларига боглик.
Барабанли аппаратдаги куритувчи агент харакатининг табиатини хисобга олган холда, унинг хаотик характерга эга эканлигини таъкидлаш керак. Бу окимнинг турбулентлиги ва барабан ичидаги сочилаётган материал зарралари томонидан окимнинг алохида хажмлари харакатининг тасодифийлиги билан боглик булади. Сочилаётган материал зарраларининг хаотик харакати барабан узунлиги буйлаб содир булади. Бундай харакатнинг содир булишининг сабабларидан бири барабандаги хаво окимининг куритилаётган материал окимига нисбатан харакатланишига боглик. Материал ва хаво окимлари паралелл равишда харакатланганда, иссик хаво материал зарраларининг маълум кисмини узи билан учириб, асосий окимга нисбатан тезрок харакатлантиради. Материал зарралари бутун окимнинг харакатига тескари йуналишда харакатланиши эса куритувчи агентнинг карама-карши харакати туфайли содир булади, яъни барабан ичида
харакатланаётган иссик хаво материал зарраларининг маълум кисмини узи билан учириб, асосий окимга нисбатан тескари харакатлантиради. Куритилаётган материал зарраларининг бундай харакати куритиш жараёнидаги материал окимида турли даражада куритилган зарраларнинг бир-бири билан аралашиб кетишига, куритиш жараёнининг якуний кинетикасига таъсир курсатади.
Окимнинг бу харакати газларнинг молекуляр-кинетик назариясида келтирилган алохида молекулаларнинг хаотик харакати тасвири билан маълум бир ухшашликка эга [3]. Ушбу назарияда бу харакат Фикнинг биринчи конуни ёрдамида, молекуляр диффузия коэффициенти билан бахоланади. Яъни куритиш барабанида материал харакатини диффузон моделга ухшаш деб хисобласак, биз оким тузилиши молекуляр диффузия тенгламасига ухшаш тенглама билан тавсифлашимиз мумкин. Модел параметрини буйланма аралаштириш коэффициенти ёки молекуляр диффузия коэффициентига ухшаш тескари аралаштириш коэффициенти сифатида кабул килишимиз мумкин.
Аналитик тадкикот усули Куритиш жараёнини алохида физик-кимёвий тизим сифатида хисоблаш учун технологик аппаратдаги окимларнинг гидродинамик тузилишини асос деб олиб, куритилган материалнинг заррачаларининг куритиш аппаратида булиш вактини таксимлаш характери оркали куриб чикилади [4].
Визуал ва дастлабки экспериментал тадкикотлар шуни курсатдики, куритиш аппаратининг буйлама кисмида материалнинг таксимланиши сезиларли даражада ички курилмалар конструкциясига, барабаннинг айланиш тезлиги ва киялик бурчагига, аппаратдаги иситувчи хавонинг тезлигига боглик булиб, бу уз урнида материал зарраларининг куритиш зонасида туриш вактига таъсир килади.
Барабанни материал билан тулдириш жараёнига харорат, намлик ва куритиш тезлиги, киялик бурчаги ва барабаннинг айланиш тезлиги таъсирини урганиш буйича куплаб тадкикотлари маълум. Бирок, бу тадкикотлар ички сочиб бериш элементлари -насадкаларнинг таъсирини хисобга олмаган [4-6].
Бундан ташкари, турли хил сочиб бериш мосламаларининг буйланма аралаштириш даражасининг куритишнинг якуний натижаларига таъсири хисобга олинмаган. Шундай килиб, турли хил ички насадкаларнинг материални аппаратда булиш вакти, буйланма аралаштириш ва тулдириш коэффициентларига таъсирини аниклаш килиб белгиладик. Урганилаётган аппаратдаги куритувчи агент ва материалнинг харакатини тахлил килишда унинг конструктив характеристикалари доимий хисобланади [3] ва стационар режим хисобга олинганлиги сабабли, барабаннинг хар бир алохида булимидаги жараён параметрлари хам узгармаган хисобланади.
Лаборатория ва саноат микёсида айланувчи куритгичлар хакидаги адабиётларда топилган катта микдордаги маълумотларни тахлил килиб, Перри и Грин (7) уртача яшаш вактини хисоблаш учун куйидаги умумий корреляцияни таклиф килдилар:
-_ крЬ
Т В№91ап а (1)
Ушбу тенгламалар тахлили шуни курсатдики, материалнинг барабан ичида булиш вакти барабан айланиш тезлигининг узгаришига тескари пропорционалдир.
Жумладан биз куритиш барабанидаги зарралар харакатини бирмунча соддалаштириб, курилманинг физик моделига асосланиб, бир неча омилларни хисобга олган холда ва идеал аралаштиришнинг оким зонаси, тургун зона ва рециркуляция халкасидан иборат булган бирлаштирилган моделни таклиф килганмиз [8]:
: = (1+я)
М , № 2
М1 + М2 _ М
(1 + Щу р(\ + Щу
Бу ерда: М - катламнинг умумий массаси, М1, М2- мос равишда, оким ва тургун зоналардаги материалнинг массаси, кг; V - аппаратнинг кириш ва чикишидаги массавий оким тезлиги; Rv - айланма рецикл окимнинг массавий тезлиги;, бунда R - рацикл параметри; в(1+Р) V - окимнинг бир кисмининг тургун зонага келаётган ёки ундан чикадиган масса окими тезлиги; в - алмашиниш интенсивлиги, 0<в<1. Демак, куриниб турибдики, заррачаларнинг тизимдаги уртача яшаш вакти окаётган ва тургун зоналар орасидаги алмашув курсига ёки айланма окимнинг улушига боглик эмас.
Тажриба натижалари Материални аппаратда булиш вактини таксимлаш функцияларининг экспериментал тахлили бевосита кварц кумини куритиш пайтида барабан насадкасининг ишлаб чикилган конструкциясини икки модификацияси учун амалга оширилди. Тажриба йули билан дисперс материалини аппаратда булишнинг уртача вакти ва буйлама аралаштириш коэффициентини аниклаш учун материал тухтовсиз окимига, унинг маълум бир кесимига (барабанган кириш жойига) кузгатиш усули билан таъсир утказилган. Бунда таъсир сигнали импульс характерига эга булган. Сигналга жавоб функциялари натижасига асосан системанинг гидродинамик параметрлари аникланган. Тажрибалар давомида асосий дисперс катлам сифатида кварц кумидан фойдаланилди. Лаборатория аппаратининг 00,58*6,0 метрли барабанли курилмасининг тажриба нусхаси Фаргона политехника институтининг "Технологик машиналар ва жихозлар" кафедрасида тайёрланди (1 ва 2-расмлар) . Тажрибавий тадкикотлар кафедра укув полигонидаги куритиш барабанида олиб борилди. Тажрибалар давомида барабаннинг айланишлар сони п= 3,0 - 6,0 айл/мин оралигида, асосий материал хисобланган кварц кумининг унумдорлиги 0,02-0,05 кг/с оралигида булди.
1-куритгич танаси; 2-таглик; 3-вентилятор; 4-калорифер; 5-насадка; 6-электромотор; 7-редуктор; 8-таянч ролик; 9-махсулот бункери; 10-куёш шестерняси; 11-чикиш бункери;
12-намуна олиш элементи.
1-расм. Барабанли куритгичнинг конструктив схемаси.
Kвapс кумини oкимигa тpaссep сифaтидa мaxсyс тaйёpлaнгaн бир жинсли apaлaшмa татрий xлopиддa ишлoв бepилгaн мaтepиaлдaн фoйдaлaнилди. Apaлaшмaнинг гpaнyлoмeтpик тapкиби бaзaвий мaтepиaлнинг гpaнyлoмeтpик кypсaткичлapи билaн бир хил булган. Экспepимeнтaл жaвoб эгри чизикдарини (C-эгри чизиклapни) oлиш усули кyйидaгичa oлиб бopилди. Куритиш бapaбaнининг мaълyм x,apopaт Ba гидpoдинaмик peжимгa чикишидaн сунг, индикaтopнинг бир кисми мaтepиaл юклaш жoйигa мaxсyс кypилмa opкaли, дeяpли бир зyмдa киритилди. Шу билaн биpгa сeкyндoмep ёкилди Ba aппapaтдaн чикaётгaн мax,сyлoт нaмyнa oлyвчи тoмoнидaн куритиш бapaбaнининг чикишидa oлинди. Иaмyнa oлиш шишa yлчoв цилиндpидa дoимий paвишдa aмaлгa oшиpилди Ba oлиш вaкти бyйичa жoйлaштиpилди. Сyнгpa oлингaн нaмyнaнинг мaълyм бир OFиpликдaги кисми oлиниб, дистиллaнгaн сyвдa apaлaштиpиб эритилди. Хрсил булган эpитмaдaн 10 мл oлиниб, индикaтop мaссaси (NaCl) Mop усули бyйичa титpлaб aниклaнди. Бeлгилaнгaн вaкт Лт, дaн ^йин нaмyнa oлингaн нaмyнaдaги индикaтopининг кoнцeнтpaцияси [г/г] индикaтopнинг мaссaсини нaмyнaнинг умумий OFиpлигигa булишнинг бир кисми сифaтидa x,исoблaб чикилди.
Taжpибa нaтижaлapини ^йта ишлaшдa мaтepиaлнинг кaтлaмдaги тaxмин килинган ypтaчa булиш вaкти ифoдa билaн aниклaнди:
- SCT т = —— SC,
(3)
Maтepиaлнинг aппapaтдa ypтaчa булиш вaкти диффepeнциaл функциясининг yлчoвли киймaти кyйидaги тeнглaмa билaн x,исoблaнди:
с (т) =
С
SC Лт,
(4)
Maтepиaлнинг aппapaтдa ypтaчa булиш вaктини тaксимлaшнинг yлчaмсиз киймaти кyйидaги тeнглaмa билaн aниклaнди:
С (в) = С
(5)
Хулосалар
Олинган моделни (2) унинг номаълум параметрларини олиш учун материалнинг тинимсиз окимига импулс таъсир килиш натижаларининг экспериментал маълумотлари билан аниклаш назарий ва экспериментал C - эгри чизиклар олиш оркали амалга оширилди. Тажрибавий олинган натижалар (2) тенглама ечимларига мос келади, назарий ва экспериментал олинган маълумотлар фарки 7 % дан ошмайди. Бундан куриниб турибдики, системадаги заррачаларнинг уртача яшаш вакти окаётган ва тургун зоналар орасидаги алмашув курсига хам, ёки ресиркуляцион окимнинг нисбатига хам боглик эмас, бу эса умуман хулосаларга мос келади [8]. Натижада, куйидаги тавсия этилган модел параметрларини олинди:
т = 2,5 - 5,7мин; ß = 0,02 - 0,5 (6)
R = 0,6-3,2;г2 3 -5. (7)
Юкоридагиларни умумлаштирган холда, тажриба давомида олинган параметлар, куритилаётган материални аппаратда булиш вактини аниклаш ва бунинг асосида куритиш жараёнинг умумий хисоблаш учун фойдаланиш мумкин.
АДАБИЁТЛАР
1. Романков П.Г., Фролов В.Ф. Массообменные процессы химической технологии. Л.: Химия, 1990, 388 с.
2. Павлыш В.Н., Назимко Е.И., Тарабаева И.В., Науменко В.Г., Перинская Е.В. Математическое моделирование процессов обезвоживания обогащенного минерального сырья. / Монография // под общ. ред. проф. Павлыша В.Н., проф. Назимко Е.И. - Донецк: «ВИК», 2013. - 289 с.
3. Фролов В.Ф. Моделирование сушки дисперсных материалов /В.Ф. Фролов Л.: Химия, 1987. - 208 с.
4. Тожиев Р.Ж., Ахунбаев А.А., Миршарипов Р.Х. Анализ процесса сушки минеральных удобрений в барабанном аппарате // Universum: технические науки. 2021. №8-1 (89). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/analiz-protsessa-sushki-mineralnyh-udobreniy-v-barabannom-apparate.
5. Abduqodirov N. Sh., Mansurov M. T., Tojiyev R. J. Sholi quritish usullari va tahlili -Scientific-technical journal. - 2022. - Т. 22. - №. 3. - С. 125-132.
6. Abduqodirov N. Sh., Mansurov M. T., Tojiyev R. J. Qishloq xo'jaligi mahsulotlarini
quritishda barabanli quritgichlarning ahamiyati - Scientific-technical journal. - 2022. -Т. 22. - №. 3. - С. 147-152.
7. Tojiev R. J. Drying glass feed stock in drum drier for manufacturing glass products
//Scientific-technical journal. - 2019. - Т. 22. - №. 3. - С. 137-140.
8. Fernandes N. J., Ataíde C. H., Barrozo M. A. S. Modeling and experimental study of hydrodynamic and drying characteristics of an industrial rotary dryer //Brazilian Journal of Chemical Engineering. - 2009. - Т. 26. - №. 2. - С. 331-341.
9. Арруда, Э.Б., Compara9äo do Desempenho do Secador Roto-Fluidizado com o Secador Rotatório Convencional: Secagem de Fertilizantes. Tese de Doutorado, Programa de Pós-Gradua9äo em Engenharia Química, Федеральный университет Уберландии (2007).
10. Perry, R.H. and Green, D.W., Chemical Engineers Handbook. McGraw-Hill, New York (1999).
11. Ахунбаев А.А. (2021). Гидродинамическая модель движения в барабанном аппарате с учетом влияния продольного перемешивания. Universum: технические науки, (9-1 (90)), 34-38.
