Расчет процесса фракционирования порошка в роторе трубчатой центрифуги
https://doi.org/10.20914/2310-1202-2024-2-25-32
Аннотация
Предлагаемая вниманию читателя центрифуга применяется в самых разнообразных отраслях промышленности. С технической точки зрения её отличает удлинённый, сплошной, движущийся с высокой частотой вращения ротор, откуда следует высокое значение фактора разделения. Данная машина с трубчатым ротором часто используется при обработке жидкостных обладающих уникальными свойствами сред, с целью их разделения (с частицами размером 0,5-5 мкм, объемной концентрацией твёрдого не более 2 %), а также в тех случаях, когда эмульсии разделяются с трудом; в пищевых производствах – при обработке фруктовых соков, бактериальных бульонов. Важным сегментом научно-технической области, когда прибегают к использованию трубчатой центрифуги на практике, является фракционирование на их основе взвесей по величине частиц твердой фазы, а также при дисперсионном анализе высокодисперсных и коллоидных систем. В тоже время следует подчеркнуть, что, хотя с позиций оптимизации процесса центрифугирования, формирования слоя осадка на стенке ротора, исследуемая здесь проблема и поднималась в работах таких учёных, как Соколов В.И., Беккер Е., Александров О.Е. и др., проработана все еще недостаточно. В данной статье на базе научного положения о заданном движении частицы с так называемым критическим диаметром в тонкослойном жидкостном потоке, предлагается методика поэтапного фракционирования полидисперсного взвешенного в жидкости порошка в роторе трубчатой центрифуги, с целью выделить из него частицы данного размера. На пробном измельчённом материале проводится численное моделирование процесса фракционирования, что может быть использовано в практических условиях.
Об авторах
В. А. Грибковак.т.н., доцент, кафедра инновационных технологий продуктов из растительного сырья, ул. Земляной Вал, 73, г. Москва, 109004, Россия
Е. В. Семенов
д.т.н., главный научный сотрудник, проблемная научно-исследовательская лаборатория (ПНИЛ) «Конструирование и внедрение продуктов и рационов персонифицированного питания», ул. Земляной Вал, 73, г. Москва, 109004, Россия
А. А. Славянский
д.т.н., заведующий кафедрой, кафедра инновационных технологий продуктов из растительного сырья, ул. Земляной Вал, 73, г. Москва, 109004, Россия
Д. П. Митрошина
ассистент, кафедра инновационных технологий продуктов из растительного сырья, ул. Земляной Вал, 73, г. Москва, 109004, Россия
С. Т. Антипов
д.т.н., профессор, , пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия
Список литературы
1. Никулина О.К., Колоскова О.В., Яковлева М.Р., Дымар О.В. Применение электродиализа для очистки диффузионного сока в сахарном производстве // Пищевая промышленность: наука и технологии. 2021. Т. 14. №. 3. С. 51-61.
2. Семенов Е.В., Славянский А.А., Карамзин В.А. Количественное моделирование процесса разделения суспензий в роторе фильтрующей центрифуги периодического действия // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2014. № 11. С. 7–10.
3. Гурьева К.Б., Тарасова Е.А. Оценка объективности метода определения гранулометрического состава сахара-песка // Инновационные технологии производства и хранения материальных ценностей для государственных нужд. 2014. №. 2. С. 80-86.
4. Круглик С.В. Об оптимизации технологии на отдельных стадиях производства сахара // Сахар. 2020. № 4. С. 27–35.
5. Хабибуллин М.Я. Повышение эффективности разделения жидких систем на основе улучшения энергетических характеристик в роторах фильтрующих центрифуг различных конструкций // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2022. Т. 333. №. 7. С. 149–156.
6. Salunkhe V.G., Desavale R., Khot S.M., Yelve N. et al. Identification of bearing clearance in sugar centrifuge using dimension theory and support vector machine on vibration measurement // Journal of nondestructive evaluation, diagnostics and prognostics of engineering systems. 2024. P. 1-26.
7. Romahadi D., Luthfie A.A., Suprihatiningsih W., Xiong H. Designing expert system for centrifugal using vibration signal and Bayesian Networks // Int. J. Adv. Sci. Eng. Inf. Technol. 2022. V. 12. №. 1. P. 23.
8. Babaoğlu N.U., Parvaz F., Hosseini S.H., Elsayed K. et al. Influence of the inlet cross-sectional shape on the performance of a multi-inlet gas cyclone // Powder Technology. 2021. V. 384. P. 82–99. doi:10.1016/j.powtec.2021.02.008
9. Olatunde A., Obidola M.S., Tijjani H. Centrifugation techniques // Analytical Techniques in Biosciences. Academic Press, 2022. P. 43–58. doi: 10.1016/B978–0–12–822654–4.00008–7
10. Babu A.S., Adeyeye S.A.O. Extraction of sugar from sugar beets and cane sugar // Extraction Processes in the Food Industry. Woodhead Publishing, 2024. P. 177–196. doi:10.1016/B978–0–12–819516–1.00007–7
11. Gandhi K., Sharma N., Brath Gautam P., Sharma R. et al. Centrifugation // Advanced Analytical Techniques in Dairy Chemistry. New York, NY: Springer US, 2022. P. 85–102.
12. Osman A., Rajab F. Exploring the dynamic growth of sugar crystals: A volume diffusion non-steady state model under variable conditions // AIP Advances. 2023. V. 13. №. 6. doi:10.1063/5.0153275
13. Qodirova G.H., Ismoilova M.N. Chiziqli algebraik tenglamalar tizimini mathcad dasturi yordamida yechish // Educational Research in Universal Sciences. 2024. V. 3. №. 2. P. 650–654.
14. de Castro B.J.C., Marciniuk M., Giulietti M., Bernardo A. Sucrose crystallization: modeling and evaluation of production responses to typical process fluctuations // Brazilian Journal of Chemical Engineering. 2019. V. 36. №. 3. P. 1237–1253. doi: 10.1590/0104–6632.20190363s20180240
15. Singh K., Gupta S.P., Kumar A., Kumar A. The effect of high intensity ultrasound (HIU) on the kinetics of crystallization of sucrose: Elimination of latent period // Ultrasonics sonochemistry. 2019. V. 52. P. 19–24. doi: 10.1016/j.ultsonch.2018.05.030
16. Berzins K., Suryanarayanan R. Compression-induced crystallization in sucrose-polyvinylpyrrolidone amorphous solid dispersions // Crystal Growth & Design. 2018. V. 18. № 2. P. 839–848. doi: 10.1021/acs.cgd.7b01305
17. Hubbes S.S., Braun A., Foerst P. Sugar particles and their role in crystallization kinetics and structural properties in fats used for nougat creme production // Journal of Food Engineering. 2020. V. 287. P. 110130. doi: 10.1016/j.jfoodeng.2020.110130
18. Khaddour I., Bento L., Ferreira A., Rocha F. Kinetics and thermodynamics of sucrose crystallization from pure solution at different initial supersaturations // Surface Science. 2010. P. 1208–1214. doi: 10.1016/j.susc.2010.04.005
19. Zaiets N., Vlasenko L., Lutska N. Neural Network Model for Predicting Technological Losses of a Sugar Factory // Conference on Automation. Cham: Springer Nature Switzerland, 2023. P. 93–104.
20. Cheng M.H., H. Huang, B.S Dien, V. Singh. The costs of sugar production from different feedstocks and processing technologies // Biofuels, Bioproducts and Biorefining. 2019. Т. 13. №. 3. P. 723–739. doi:10.1002/bbb.1976
Рецензия
Для цитирования:
Грибкова В.А., Семенов Е.В., Славянский А.А., Митрошина Д.П., Антипов С.Т. Расчет процесса фракционирования порошка в роторе трубчатой центрифуги. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2024;86(2):25-32. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2024-2-25-32
For citation:
Gribkova V.A., Semenov E.V., Slavyansky A.A., Mitroshina D.P., Antipov S.T. Calculation of the powder fractionation process in a tubular centrifuge rotor. Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2024;86(2):25-32. (In Russ.) https://doi.org/10.20914/2310-1202-2024-2-25-32