Under review
· UDC УДК 677.21.021.15
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ СУШИЛЬНОГО АГЕНТА И ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ БАРАБАНА НА КИНЕТИКУ СУШКИ ХЛОПКА-СЫРЦА
Аннотация
Аннотация. Сушка хлопка-сырца в барабанных сушилках остаётся одной из наиболее энергоёмких операций первичной обработки хлопка, а качество её проведения непосредственно влияет на прочность волокна, засорённость и выход продукции. Цель работы — установить количественную зависимость конечной влажности хлопка-сырца от температуры сушильного агента и частоты вращения барабана и подобрать кинетическую модель, пригодную для использования в системе автоматического управления сушилкой. Эксперименты выполнены на лабораторной барабанной установке по полному факторному плану 2² с трёхкратным повторением опытов. Начальная влажность хлопка-сырца составляла 14,0 ± 0,3 %, температура сушильного агента изменялась от 110 до 150 °C, частота вращения барабана — от 8 до 12 мин⁻¹. Кинетические кривые аппроксимированы моделями Льюиса, Хендерсона — Пабиса и Пейджа; наилучшее согласие с опытными данными обеспечила модель Пейджа (коэффициент детерминации 0,989–0,994, среднеквадратичная ошибка не более 0,018). Получено уравнение регрессии, показывающее, что повышение температуры сушильного агента на 40 °C снижает конечную влажность в среднем на 1,7 процентного пункта, а увеличение частоты вращения барабана повышает её на 0,8 процентного пункта за счёт сокращения времени пребывания материала в барабане. Эффект взаимодействия факторов статистически незначим. Полученные зависимости позволяют рассчитывать уставки регулятора температуры по фактической влажности поступающего хлопка и тем самым уменьшить перегрев волокна и расход топлива.
Ключевые слова: хлопок-сырец, барабанная сушилка, кинетика сушки, модель Пейджа, влагоотношение, планирование эксперимента, автоматическое управление
References
1. Лыков А. В. Теория сушки. — 2-е изд., перераб. и доп. — Москва : Энергия, 1968. — 472 с.
2. Гинзбург А. С. Основы теории и техники сушки пищевых продуктов. — Москва : Пищевая промышленность, 1973. — 528 с.
3. Lewis W. K. The rate of drying of solid materials // Industrial & Engineering Chemistry. — 1921. — Vol. 13, No. 5. — P. 427–432.
4. Henderson S. M., Pabis S. Grain drying theory I: Temperature effect on drying coefficient // Journal of Agricultural Engineering Research. — 1961. — Vol. 6. — P. 169–174.
5. Page G. E. Factors influencing the maximum rates of air drying shelled corn in thin layers : M.S. thesis. — West Lafayette : Purdue University, 1949.
6. Kudra T., Mujumdar A. S. Advanced Drying Technologies. — 2nd ed. — Boca Raton : CRC Press, 2009. — 438 p.
7. Handbook of Industrial Drying / ed. by A. S. Mujumdar. — 4th ed. — Boca Raton : CRC Press, 2014. — 1348 p.
8. Keey R. B. Drying of Loose and Particulate Materials. — New York : Hemisphere Publishing, 1992. — 504 p.
9. Strumiłło C., Kudra T. Drying: Principles, Applications and Design. — New York : Gordon and Breach, 1986. — 448 p.
10. Åström K. J., Hägglund T. PID Controllers: Theory, Design, and Tuning. — 2nd ed. — Research Triangle Park : ISA, 1995. — 343 p.
11. Ogata K. Modern Control Engineering. — 5th ed. — Upper Saddle River : Prentice Hall, 2010. — 894 p.
12. Montgomery D. C. Design and Analysis of Experiments. — 8th ed. — Hoboken : Wiley, 2012. — 730 p.
2. Гинзбург А. С. Основы теории и техники сушки пищевых продуктов. — Москва : Пищевая промышленность, 1973. — 528 с.
3. Lewis W. K. The rate of drying of solid materials // Industrial & Engineering Chemistry. — 1921. — Vol. 13, No. 5. — P. 427–432.
4. Henderson S. M., Pabis S. Grain drying theory I: Temperature effect on drying coefficient // Journal of Agricultural Engineering Research. — 1961. — Vol. 6. — P. 169–174.
5. Page G. E. Factors influencing the maximum rates of air drying shelled corn in thin layers : M.S. thesis. — West Lafayette : Purdue University, 1949.
6. Kudra T., Mujumdar A. S. Advanced Drying Technologies. — 2nd ed. — Boca Raton : CRC Press, 2009. — 438 p.
7. Handbook of Industrial Drying / ed. by A. S. Mujumdar. — 4th ed. — Boca Raton : CRC Press, 2014. — 1348 p.
8. Keey R. B. Drying of Loose and Particulate Materials. — New York : Hemisphere Publishing, 1992. — 504 p.
9. Strumiłło C., Kudra T. Drying: Principles, Applications and Design. — New York : Gordon and Breach, 1986. — 448 p.
10. Åström K. J., Hägglund T. PID Controllers: Theory, Design, and Tuning. — 2nd ed. — Research Triangle Park : ISA, 1995. — 343 p.
11. Ogata K. Modern Control Engineering. — 5th ed. — Upper Saddle River : Prentice Hall, 2010. — 894 p.
12. Montgomery D. C. Design and Analysis of Experiments. — 8th ed. — Hoboken : Wiley, 2012. — 730 p.