Снижение энергозатрат экструдирования кормов с обоснованием конструктивно-режимных параметров дозатора пресс-экструдера

• Автор: Успенский, Владимир Валерьевич
• Шифр специальности: 05.20.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 151 с. : ил.

РЕФЕРАТ
Объём диссертации составляет 138 страниц машинописного текста, таблиц 11, иллюстраций 76, 13 с. приложения, список литературы из 127 наименований, в том числе 7 на иностранном языке.
Ключевые слова: экструдер, дозатор, уплотнение корма, шнек.
Объектом исследования является дозатор пресс-экструдера. Предметом исследования были закономерности, условия и режимы осуществления дозирования кормов. На основе анализа механизации экструдирования и дозирования были выявлены наиболее перспективные решения, намечены пути совершенствования технологического процесса, предложена новая конструктивно-технологическая схема дозатора пресс-экструдера, представляющая собой конический бункер с расположенным в нём коническим шнеком, позволяющая стабилизировать технологический процесс работы экструдера и повысить качество готового продукта. Новизна решения подтверждена патентом Российской Федерации № 2349233.
Представлены теоретические исследования движения материальной точки по поверхности конического вертикального шнека; аналитическое определение подачи дозатора и мощности, необходимой на привод.
Приведены результаты и анализ экспериментальных исследований, подтверждающие теоретические выводы с достаточной точностью и позволившие определить зависимости, которые аналитическим путём определить крайне сложно.
Модернизированный экструдер с новым дозирующим устройством прошёл производственную проверку в линии приготовления комбинированных кормов в СПК имени Калинина Исаклинского района Самарской области. В ходе производственных исследований была подтверждена эффективность разработанного устройства, при этом годовой экономический эффект от внедрения разработки составил 68745,60 руб.

1 СОСТОЯНИЕ МЕХАНИЗАЦИИ ПРОЦЕССА ПОДАЧИ
МАТЕРИАЛА В ПРЕСС-ЭКСТРУДЕР
1.1 Анализ конструкций дозаторов пресс-экструдеров
1.2 Классификация дозаторов пресс-экструдеров
1.3 Требования, предъявляемые к дозаторам пресс-экструдеров
1.4 Анализ экспериментальных и теоретических исследований
шнековых дозаторов
1.5 Цель и задачи исследований
2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА РАБОТЫ
ДОЗАТОРА ПРЕСС-ЭКСТРУДЕРА
2.1 Обоснование конструктивно-технологической схемы устройства. Схема проведения исследований
2.2 Скорость частицы продукта в дозаторе
2.3 Обоснование потребной подачи дозатора пресс-экструдера
2.4 Обоснование жёсткости пружины
2.5 Затраты энергии на дозирование материала
Выводы
3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1 Программа экспериментальных исследований
3.2 Общая методика экспериментальных исследований
3.3 Описание лабораторной установки
3.4 Методика экспериментальных исследований
3.4.1 Методика определения физико-механических свойств
кормов
3.4.2 Методика определения коэффициента уплотнения корма в дозаторе
3.4.3 Методика определения коэффициента уплотнения корма на

выходе из дозатора
3.4.4 Методика определения производительности, точности дозирования и неравномерности выдачи корма
3.4.5 Методика определения энергоёмкости
3.5 Методика обработки результатов
Выводы
4 РЕЗУЛЬТАТЫ И АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1 Результаты определения физико-механических свойств кормов
4.2 Результаты экспериментальных исследований подачи
4.3 Коэффициент уплотнения корма на выходе из дозатора
4.4 Точность дозирования
4.5 Энергоёмкость дозирования
Выводы
5 ИССЛЕДОВАНИЯ ДОЗАТОРА ГГРЕСС-ЭКСТРУДЕРА В
ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
5.1 Исследования в производственных условиях
5.1.1 Описание производственной установки
5.1.2 Описание технологической линии
5.1.3 Результаты исследований в производственных условиях
5.2 Экономическая оценка результатов исследования
Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение А
Приложение Б
Приложение В

С одной стороны подача дозатора должна позволять обеспечивать максимальную загрузку пресс-экструдера, с другой стороны производительность пресс-экструдера напрямую связана с расходом массы через отверстия фильеры. Тем самым, максимальная конструктивно заложенная подача дозатора должна быть не менее производительности фильеры [65, 73]
Qдoз — Qпpec’ Qдoз — <Э„ Qпpec — • (2.16)
Основную работу по изменению качественных свойств материала выполняет пресс, обеспечивающий сжатие материала, его нагрев и измельчение (гомогенизацию) частиц материала. Для изменения свойств корма необходимо наличие определённого времени обработки
= (2.17)
^•прес
где V,- - объём г-х камер пресса (сжатия, гомогенизации и др.), м3;
р, - плотность материала в г-х камерах, кг/м3.
При недостаточном времени обработки изменения качественных свойств корма минимальны, при избыточной же обработке - свойства изменяются достаточно сильно, однако при этом возрастает и энергоёмкость процесса. В силу этого, время обработки должно быть экономически или технологически обосновано. Его оптимальное значение - г1зкс.
Тогда соотношение фактического времени обработки с обоснованным значением потребного времени обработки (Кэкс) будут иметь значения более единицы при избыточной обработке и менее 1, при недостаточном воздействии [65, 73]

экс — . (2.18)

Следовательно, желательная производительность
ТуРх
(2.19)

В таком случае, качественный корм получится при условии