Системный анализ процесса продольно-поперечного смешивания компонентов комбикормов



В статье представлен системный анализ наиболее продольно-поперечного смешивания компонентов комбикормов Дается краткое описание, назначение сравнительная оценка и эффективность смесителей.

Ключевые слова: смеситель, комбикорма, продольно-поперечное смешивание, кормопроизводство, разброс.

Развитие промышленного производства должно носить ресурсосберегающий характер, что может быть обеспечено только переходом к оптимальному планированию технологического оборудования. Из числа перспективных проблем развития науки и техники основными являются: создание безотходных, ресурсосберегающих, экологически чистых производств [1–4]. Свойства, поведение или состояние, которыми обладает система в целом, отличаются от свойств, образующих ее элементов. Для любой системы характерны только ее закономерности, не вытекающие непосредственно из отдельных элементов [5].

Одним из методов изучения сложных, многомерных и взаимосвязанных процессов к которым относится исследуемый процесс продольно-поперечного смешивания и происходящие при этом явления физической и химической природы является системный анализ. Он проводится по методологии математического моделирования технологических процессов, разработанной школой В. В. Кафарова [6–7].

Иерархическая структура системного анализа при изучении процесса смешивания частиц комбинированного корма включает в себя пять уровней. Первый (I) и второй (II) уровни иерархии системного анализа смешивания при производстве комбинированного корма представляют собой изучение объекта переработки на атомно-молекулярном уровне, физико-химических, теплофизических свойств сырья и готового продукта.

Основой конструктивных же решений при расчете и разработке смесителя, а также выявления основных факторов, влияющих на процесс продольно-поперечного смешивания в производстве комбинированного корма являются третий (III), четвертый (IV) и пятый (V) уровни иерархической структуры системного анализа.

К III уровню иерархии системного анализа процесса продольно-поперечного смешивания в производстве комбинированного корма относятся физико-химические явления, структурная схема которой представлена в соответствии с рисунком 1.

Рис. 1. Структурная схема физико-химических эффектов III уровня иерархии системного анализа процесса продольно-поперечного смешивания в производстве комбинированного корма

В результате смешивания объекта переработки выявляются два эффекта: обмен энергии (ОЭ) и перемещение энергии (ПЭ). В перемещении энергии доминирующее значение имеют градиенты массосодержания (м). Несоответствие между количеством массы, переходящей с поверхности одного тела и количеством массы, поступающего из слоя соседних тел, приводит к возникновению контактных областей перемещения и рассортировки частиц (ОПРЧ) в объеме (О) и по поверхности (П), расширению областей контакта (РОК). Исходя из этого перемещения изменяются физико-химическое состояние объекта переработки (ИФХСОП), и содержание единицы массы вещества (СЕМВ), при этом они наблюдаются в каждом участке системы. Совместное действие контактирующих фаз, в сущности определяет механизм процесса смешивания, кинетика которого описывается естественным процессом переноса энергии и массы, в том числе и интенсивностью фазового перемещения. Закономерно, что приведенные внутренние явления — это результат совместного контакта частиц объекта механической переработки, которое отображается в структурной схеме IV и V уровней иерархии системного анализа процесса продольно-поперечного смешивания комбинированного корма.

Явления IVуровня иерархии системного анализа процесса продольно-поперечного смешивания в производстве комбинированных кормов представлены в структурной схеме физико-химических факторов смесителя в соответствии с рисунком 2, которые определяют создание пограничного поля (СПП) над объектом переработки, характеризующегося полями распределения концентраций (ПРК) и скорости течения слоев смешиваемых частиц (СТССЧ). Непосредственное значение на них оказывает хаотическое перемещение частиц объекта переработки (ХПЧАС).

Рис. 2. Структурная схема IVуровня иерархии системного анализа процесса продольно-поперечного смешивания при производстве комбикормов

При непрерывной механической обработке частиц смешиваемых слоев комбинированного корма возникают вновь образованные поверхности контакта (ВОПК). Хаотическое движение частиц перерабатываемого материала вызывает их соударение между собой, а также о стенки и рабочие элементы внутренней конструкции аппарата, таким образом образуя перераспределение контактирующих полей в частицах материала и в целом рабочей зоне аппарата. С другой стороны на СПП над объектом сушки влияют эффекты III уровня иерархии системного анализа процесса смешивания частиц комбинированного корма в плане устройства для смешивания. Нарастающее смешивание по горизонтали рабочей зоны аппарата с образованием новых поверхностей контакта за счет поперечного движения смешиваемых слоев (ПДСС), а также чередования горизонтального направления смешиваемых частиц (ГНСЧ) с поперечным движением смешиваемых слоев комбинированного корма обусловливает широкую область взаимодействия двух потоков частиц, тем самым активно изменяя состав массосодержания смешиваемых слоев частиц, что приводит к интенсификации процесса смешивания и получения лучшей однородности получаемого комбикорма.

Первоочередным параметром, характеризующим V уровень иерархии системного анализа процесса продольно-поперечного смешивания в производстве комбикормов, структурная схема которой представлена в соответствии с рисунком 3, являются конструктивные черты устройства для смешивания (КЧУС). Здесь следует понимать работу механической обработки (РМО), требуемой для перемешивания и некоторого измельчения (ИПиНИ); работу, необходимую для выноса готового продукта из смесителя (ВГПС); вихревые возмущения, приносимые интенсивным механическим движением объекта переработки композиционного состава (ИМДОП). Данные явления приносят массовые потоки в объеме аппарата, которые образуют поля массопереноса (ОПМС) в смесителе. Вихревые течения (ВТ) в объеме смесителя значительно влияют на распределение частиц по горизонтали смесителя (РЧГС), ее качество смешивания, то есть однородности состава частиц (ОСЧ), времени смешивания частиц материала в смесителе (ВСЧС), производительности готового продукта — комбикорма (ПГПК).

Рис. 3. Структурная схема Vуровня иерархии системного анализа процесса продольно-поперечного смешивания при производстве комбикормов

В результате проведенного системного анализа процесса продольно-поперечного смешивания в производстве комбикормов выяснено, что основными характеристиками, приводящими к эффективной смешиваемости комбикормов и их высокой однородности являются:

 увеличение контакта площади взаимодействия частиц объекта переработки;

 увеличение частоты механического воздействия на объект переработки с целью ускорения смешивания частиц комбикорма с выработкой готовой продукции высокой однородности.

 применение чередования горизонтального направления смешиваемых частиц с поперечным движением смешиваемых слоев комбинированного корма.

Исходя из изложенного, были выявлены основные показатели, которые между собой имеют определенную взаимосвязь:

1) Решетки с отверстиями для повышения эффекта смешивания путем создания поперечного направления смешиваемого комбикорма при горизонтальном расположении ротора;

2) Время порционного дозирования компонентов комбикорма;

3) Частота вращения лопастей;

4) Конструктивные размеры установки (количество лопастей);

5) Равномерность измельченных частиц компонентов комбикорма.

Авторы статьи всегда помнят ичтят ценные советы выдающегося ученого, отличника образования Республики Казахстан, лауреата ВДНХ СССР, автора множества научных открытий иизобретений, доктора ветеринарных наук, профессора, академика Искакова Маратбека Мухабековича.

Литература:

1. Искаков М. М., Искаков Р. М. Ветеринарные конфискаты и их переработка. — Алматы: Международное агентство подписки, 2011. — С. 89–115.
2. Искаков М. М., Искаков Р. М. Актуальность ветеринарии при производстве кормов // Аграрная наука — сельскому хозяйству: Сборник статей 3-й Международной научно-практической конференции, сб. 2, Aлтайский государственный аграрный университет, Барнаул, Россия, 2008. — С. 304–306.
3. Искаков М. М., Искаков Р. М. Ветеринарно-санитарное состояние кормовых отходов пищевой промышленности и оценка качества выработанного продукта // Паразитоценология: современное состояние изученности, актуальные проблемы и пути решения:Материалы Международной научно-практической конференции, Семипалатинский государственный университет имени Шакарима, Семипалатинск, Республика Казахстан, 2006. — С. 290–294.
4. Курмангалиев С. Г., Кожахметов М. К. Развитие мясной и молочной промышленности Казахстана. — Алматы: Кайнар, 1993. — С. 4.
5. Нарибаев К. Н., Жатканбаев Е. Б., Мухтарова К. С. Методы научных исследований в экономике. — Алматы: Қазақ университеті, 1999. — 272 с.
6. Кафаров В. В., Дорохин И. И. Системный анализ процессов химической технологии. Основы стратегии. — Москва: Наука, 1976. — 464 с.
7. Кафаров В. В., Дорохин И. Н., Арутюнов С. Ю. Системный анализ процессов производства химической технологии. Процессы измельчения и смещения сыпучих материалов. — Москва: Наука, 1985.- 440 с.