Актуальные вопросы современной науки

Скачать 1.86 Mb.

Название	Актуальные вопросы современной науки
страница	3/13
Тип	Исследование

rykovodstvo.ru > Руководство эксплуатация > Исследование

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 13

ТЕХНОЛОГИЯ УТИЛИЗАЦИИ ПОСЛЕСПИРТОВОЙ БАРДЫ

С ПРИМЕНЕНИЕМ МЕМБРАННЫХ СПОСОБОВ РАЗДЕЛЕНИЯ

Н. В. Зуева, Г. В. Агафонов, А. Е. Чусова, Е. А. Кровопускова,

И. В. Новикова, Т. И. Романюк

Воронежский государственный университет инженерных технологий,

г. Воронеж, Россия, vinodelvgta@mail.ru
Анализ состояния отечественной спиртовой отрасли показывает, что на данном этапе основным сдерживающим фактором существенного повышения рентабельности производства является проблема утилизации отходов. Для решения проблемы актуальна разработка технологий, основанных на комплексных экологичных, энерго- и ресурсосберегающих схемах переработки барды.

В современных условиях жесткой конкуренции предприятия могут успешно работать только при условии решения экологических проблем и выпуска конечной продукции, отвечающей требованиям потребителя одновременно по двум параметрам: качество и себестоимость. Несоответствие продукции делает предприятия неконкурентоспособными.

У спиртовых заводов возникают трудности с реализацией натуральной барды в непосредственной близости к заводу. Поэтому барда отправлялась в ближайшие животноводческие хозяйства в качестве питательной белковой добавки, но в последнее время поголовье скота резко сократилось, спиртовая барда без очистки сбрасывалась на прилегающую территорию, загрязняя окружающую среду (поля фильтрации).

Целью проекта является разработка безотходной технологии переработки зерновой барды в пищевые и кормовые добавки с получением ценных в пищевом отношении компонентов: пищевых волокон, белков, аминокислот и витаминов, с разделением жидкой фазы послеспиртовой барды с помощью мембранных процессов и обеспечением возможности снижений показателей ХПК и БПК фугата, что удовлетворяет требованиям для его слива в канализацию или использования в технологическом рецикле и повышает экологичность производства.

Технологическая линия будет оснащена устройством для концентрирования фильтрата – ультрафильтрационной установкой с использованием керамических мембран 50-300 кДа с диаметром пор 0,1-0,01 мкм. В результате этого получаются две фракции: концентрат с содержанием сухих веществ до 20 % и пермеат с содержанием сухих веществ 2-3 %. Пермеат может, как полностью возвращаться на стадию приготовления замеса на производство (при этом наблюдается повышение выхода этанола на 1...1,5 %), так и сбрасываться в канализацию. Концентрат поступает в шнек-смеситель, где после смешивания с дробиной и кек происходит обогащение белкового кормопродукта протеином и аминокислотами [2].

Предлагаемая технология очистки послеспиртовой барды представлена на рис. 1.

Рис. 1. Блок схема утилизации послеспиртовой барды
Жидкая фаза послеспиртовой зерновой барды из декантера (фильтрат с содержанием сухих веществ 4,5%) поступает в центрифугу (рис. 1). Дисперсная фаза – дробина с содержанием сухих веществ 30-40% подается в смеситель для обогащения протеином. После центрифуги жидкая фаза послеспиртовой барды (фильтрат) разделяется на два потока, один из которых включает твердый продукт (кек с содержанием сухих веществ 12–15%), а другой – жидкий продукт (фугат с содержанием сухих веществ 4%). Фильтрат включает в себя 3...5 % сухих веществ, часть которых находится во взвешенном состоянии, а часть растворена. Технологическая схема снабжена устройством для концентрирования взвешенных частиц фильтрата – ультрафильтрационной установкой с керамическими мембранами 50-300 кДа с диаметром пор 0,1-0,01 мкм.

Фильтрационная установка позволяет производить фильтрацию послеспиртовой барды после центрифуги (декантера) на концентрат и фильтрат. Концентрат с содержанием сухих веществ – 20 %, обогащенный белком, поступает на сушку для получения сухого белкового кормопродукта (СБК). А пермеат с содержанием сухих веществ – 3 % может частично вернуться в производство. Глубоко очищенный от взвешенных веществ пермает с концентрацией органических загрязнений по ХПК− до 15…20 г/л также можно сливать на поля фильтрации. Фильтрационное оборудование спроектировано таким образом, что фильтрация барды производится при постоянной темпертуре. Измерение и контроль параметров фильтрации позволяют держать заданную производительность по фильтрату на протяжении всего процесса фильтрации держать постоянным. Также предусмотрена возможность варьирования параметров фильтрации для барды, получая при этом концентрат белка с различным содержанием сухих веществ. Химическая мойка фильтрационной установки производится 1-2 % раствором щелочи- NaOH и при необходимости для снятия кальция с поверхности мембран 0,8 % раствором азотной кислоты. Фильтрация должна идти при температуре 80-85°С. Ультрафильтрационная установка снабжена керамическими мембранами 50-300 кДа с диаметром пор 0,1-0,01 мкм В результате этого получаются две фракции: концентрат с содержанием сухих веществ до 2,5 % и пермеат. Пермеат может, как полностью возвращаться в технологический цикл на приготовление замеса (при этом наблюдается повышение выхода этанола на 1...1,5 %), так и сбрасываться в канализацию.

После сушилки белковый кормопродукт имеет влажность 10-15 % и его можно подвергать грануляции в устройстве, где доводится до содержания влаги 6...10 %, после чего он поступает в сборник готовой продукции, упаковывается, например, в мешки или насыпается россыпью в запирающуюся тару и отвозится на склад или потребителю. Сухой белковый кормопродукт содержит не менее 60 % пищевых волокон и 30 % белка.

Представленная технология очистки послеспиртовой барды в отличие от предлагаемых на сегодня схем, обладает рядом неоспоримых преимуществ: высокое качество очистки стоков от органических компонентов (показатели ХПК и БПК сводятся к менее 3 мг О₂/л), а также микробиологии (общее микробное число менее 50 кл./мл); уменьшение энергопотребления на единицу объема перерабатываемых сточных вод (более 15 % по сравнению с традиционными биологическими методами очистки стоков); снижение занимаемой сооружениями очистки сточных вод площади на единицу перерабатываемых стоков (более 30 %, чем того требуют современные линии биологической очистки стоков).
Литература

1. Мулдер, М. Введение в мембранную технологию [Текст] / М. Мулдер // Пер. с англ. – М.: Мир, 1999. – 513 с., ил.

2. Зуева, Н.В. Использование мембранных технологий при переработке послеспиртовой барды [Текст] / Н.В. Зуева, А.И. Ключников, Т.И. Певнева // Материалы V международной научно-практической конференции 26-29 марта 2012 г. Пятигорск: РИА-КМВ. – 2012. – 456 с . – С. 379-383.

ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА СВЕКЛОВИЧНОГО САХАРА
Н. Г. Кульнева, А. М. Стародубцева, Ю. И. Манько, К. А. Парамонова
Воронежский государственный университет инженерных технологий,

г. Воронеж, Россия, ngkulneva@yandex.ru
Основной задачей предприятий сахарной промышленности является предоставление всем потребителям качественного и безопасного сахара по доступной цене. Постоянное повышение качества продукции обеспечивается путем:

- более быстрого технического переоснащения производства, создания и внедрения новой техники и прогрессивных технологий;

- снижения цветности готового продукта, увеличения содержания сахарозы до абсолютного максимума на основе совершенствования процессов очистки и кристаллизации производственных сахарсодержащих растворов;

- применения высокопроизводительных автоматизированных поточных линий с компьютерной техникой;

- внедрения новых ресурсосберегающих технологий, обеспечивающих более полное использование сырья, материалов, энергетических ресурсов;

- увеличения сроков хранения сахара-песка за счет повышения требований к качеству продукции и правилам ее хранения, совершенствования технологий, оборудования, качества упаковочных материалов.

Качество сахара-песка характеризуется такими органолептическими показателями как сыпучесть, вкус, цвет, запах, чистота раствора.

Для установления требований потребителей к качеству сахара-песка использовали метод анкетирования, при котором респондент заполняет карту опроса, отвечая на содержащиеся в ней вопросы. Согласно опросу показатели свекловичного сахара-песка получили следующие суммы рангов (таблица).
Результаты ранжирования свойств сахара-песка

Порядковый номер эксперта	Показатели сахара-песка
	Сыпучесть	Вкус	Запах	Цвет	Чистота раствора
	С_с	С_в	С_з	С_ц	С_ч.р.
1	5	5	3	5	1
2	4	5	5	5	3
3	5	5	3	5	2
4	4	5	4	5	2
5	4	5	3	5	3
6	5	5	4	5	3
Сумма рангов А_ij	27	30	22	30	14
Отклонение от среднего	2,4	5,4	-2,6	5,4	-10,6
Квадрат отклонения	5,76	29,16	6,76	29,16	112,36

На основании полученных сумм рангов построили обобщенный ранжированный ряд показателей свекловичного сахара-песка, который имеет вид:

С_ч.р < С_з < С_с< С_в = С_ц.

Коэффициент весомости каждого рассматриваемого показателя определяли по формуле:

где n – количество экспертов; m – число оцениваемых показателей; Q_ij - коэффициент весомости j-го показателя в рангах, который дал i-й эксперт.

При их определении должно соблюдаться правило: «сумма всех весовых коэффициентов должна равняться единице, т.е.

.

В результате расчетов получили коэффициенты весомости С_ч.р.=0,11; С_з=0,18; С_с=0,22; С_в=0,24; С_ц=0,24 (рис. 1.).

Рис. 1. – Диаграмма коэффициентов весомости свойств сахара-песка

Согласованность мнений экспертов, обусловленную коэффициентом конкордации, определяли по формуле:

,

где S – сумма квадратов отклонений рангов каждого свойства от среднего арифметического значения; n – количество экспертов; m – количество оцениваемых объектов.

Сумму квадратов отклонений рангов (S) от среднеарифметического их значения (Q_ср) по всем объектам и экспертам находили по формуле:

,

где Q_ij – оценка в рангах, данная i-му объекту j-м экспертом; Q_ср – среднеарифметическое значение рангов.

Полная запись формулы коэффициента конкордации имеет следующий вид:

.

Коэффициент конкордации изменяется в диапазоне 0²) с уровнем значимости 0,05.

Табличные величины χ²_табл зависят от уровня значимости и числа степеней свободы (S), которое определяется по формуле: S = H - 1,

где Н – количество экспертов.

χ²_табл = 11.

Расчетную величину χ²_расч определяли по формуле: χ²_расч = W·n·S,

где n – количество экспертов.

В результате расчетов получили χ²_расч = 0,5·6·(5-1) = 12.

Так как χ²_расч>χ²_табл мнения экспертов признаются согласованными с уровнем значимости 0,05.

Проведём анализ соответствия показателей качества сахара-песка требованиям потребителей (на примере продукции ОАО «Елецкий сахарный завод»). Для этого построим циклограмму показателей качества сахара-песка. На шкале отложили значения показателей оцениваемого образца и аналога (требования потребителей) и получили два многоугольника, каждый из которых характеризует совокупность свойств соответствующего образца (рис. 2).

Рис. 2. Циклограмма определения соответствия оцениваемого образца требованиям потребителей.

По результатам исследования можно сделать вывод, что площадь, занимаемая многоугольником свойств оцениваемого образца, меньше площади, занимаемой многоугольником свойств аналога (требований потребителей). Следовательно, качество сахара-песка, производимого ОАО «Елецкий сахарный завод», по совокупности свойств не соответствует требованиям потребителей, прежде всего по показателям цвет, вкус и запах.

Причиной низких потребительских характеристик продукта является существенный износ основного технологического оборудования, в том числе известняково-обжигательных печей, которые не обеспечивают получения достаточного количества реагентов для очистки производственных сахарных растворов. Результатом является низкая степень удаления несахаров и существенное образование красящих веществ в технологическом процессе, которые накапливаются в кристаллизационном отделении сахарного завода, ухудшая качество готовой продукции.

Для повышения качества продукции необходимо провести реконструкцию данного сахарного завода, предусматривающую увеличение производственной мощности до 6000 тонн переработки свеклы в сутки, комплексную автоматизацию, расширение склада бестарного хранения сахара и использование суперсовременного комплекса лабораторного оборудования для контроля качества продукции
параметры выезда при бульдозерной вскрыше торфов

под уклон

К. В. Маликова, В. Е. Кисляков

Сибирский федеральный университет, г. Красноярск, Россия, kseniya.malikova@mail.ru
Существует много технологий, предназначенных для рациональной разработки месторождений полезных ископаемых, но так же встречается множество сопутствующих проблем, при применении той или иной технологии.

Одной из основных проблем направленных на определение рациональных параметров выезда при бульдозерной технологии ведения вскрышных работ при разработке россыпных месторождений полезных ископаемых, является изменение поверхности рельефа местности и изменение при этом объемов породы, получаемой в процессе бульдозерной вскрыши.

Целью настоящих исследований является разработка методики определения параметров выезда при наклонной поверхности рельефа вниз.

Для определения рациональных параметров выезда, при бульдозерной технологии ведения вскрышных работ на россыпных месторождениях, была построена схема выезда, по которой определены параметры выезда, с помощью программного обеспечения AutoCAD, Microsoft Office Excel.

Рис. 1. Схема комбинированного выезда

при наклонной поверхности месторождения под уклон

В ходе работы в Microsoft Office Excel, были определены основные формулы, с помощью которых были установлены основные параметры выезда.

Для определения параметров выезда были заданы такие показатели как: L_к-расстояние от точки начала уклона поверхности под уклон до контура балансовых запасов (L_к=10-40 м), м;

-угол наклона выезда ( для расчетов были приняты:

=5º, 10º, 15º, 20º) , град.; Н_п-мощность песков (Н_п=3 м), м; Н_т-мощность торфов (для расчетов были приняты: Н_т= 2, 4, 7, 10 м), м;

- естественный угол откоса борта разреза (

=70º) , град.;

-угол наклона поверхности под уклон (

=4º) , град.

Порядок определения рациональных параметров выезда заключается в следующем.

Определяется расстояние от нижней кромки внутреннего выезда до нижней кромки внешнего выезда, м :

L_в=_;

где β - угол выезда бульдозера, град.; Н _Т –мощность торфов, м; Δ-расстояние от нижней точки мощности торфов до нижней точки внешнего выезда,м; (L_в=L_з+Δ, м), м.

Длина нижней кромки внутреннего выезда до нижней кромки внешнего выезда на j-ом шаге, м:
L_j = L_з – b, м;

b = L_з \ N,
где N – число шагов (N=11).

Расстояние от нижней точки внутреннего выезда до контура балансовых запасов, м:

L_з=_;

Объем внутреннего выезда, на 1 п.м. длины россыпи, м³:

V=0,5∙H_Т∙L₃;

Объем внешнего выезда, на 1п.м. длины россыпи, м³:

V=0,5∙h∙h_Т;

где h-высота тупоугольного треугольника, м.

На основе полученных данных, изменяя

-угол наклона выезда ( для расчетов были приняты:

=5º, 10º, 15º, 20)º, при постоянных параметрах Нт = 7м, Нп=3м,

γ=4º,

α=70º, строим график :V(f_j)=L_в(f_j).

Рис.2. График изменения объемов пород при изменении угла выезда (β=5º,10º,15º,20º)

Построим график V(f_j)=L_в(f_j), в зависимости изменения глубины торфов Нт=2,4,6,8,10 м, при постоянных параметрах Нп=3м,

γ=4º,

α=70,

β=20º.

Рис.3. График изменения объемов пород при изменении

мощности торфов (Н_т=2,4,6,8 м), β=20º
Построим график изменения объемов внутреннего и внешнего выездов, при этом будем считать постоянными параметрами

β=10º, Нт=7 м, Нп=3 м,

γ=4º,

α=70.

Рис. 4. График изменения объемов внутреннего и внешнего выездов

Таким образом, предлагаемая методика позволяет оптимизировать параметры комбинированного выезда при уклоне рельефа местности под уклон от контура балансовых запасов. Оптимизация производится по фактору получения максимального дохода недропользователем по данным расчета экономических показателей на каждом шаге итерации от внутреннего к внешнему выезду.

ОБОСНОВАНИЕ ГРАНИЦ КАРЬЕРА НА ПРИМЕРЕ

СЛОЖНОСТРУКТУРНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ В ОБОЛОЧКЕ MICROMINE

Р. З. Нафиков, В. Е. Кисляков

г. Красноярск, Ravik_177@mail.ru
При планировании горных работ существует реальная возможность спроектировать такие условия разработки, при которых будут максимально учтены имеющиеся разведочные данные, условия залегания, качество полезного ископаемого и соответственно получить максимальную прибыль. Это возможно благодаря современному программному обеспечению, которое позволяет делать весьма точные прогнозы многих параметров качества, изменяющихся как по всему месторождению, так и по отдельно взятым участкам.

Одним из таких программных обеспечений является «оптимизатор» карьера. Сегодня практически не осталось недропользователей не знакомых с программами-оптимизаторами карьеров, представленными различными производителями отраслевого программного обеспечения.

В данной работе мы воспользуемся программой Micromine, которая также предоставляет нам возможность работать с оптимизатором карьеров, а также обосновать границы карьера.

В качестве исследуемого объекта выбрано сложноструктурное золоторудное месторождение Боголюбовское, расположенное в Мотыгинском районе Красноярского края, примерно в 500 км к северо-востоку от Красноярска. По российским меркам это месторождение весьма крупное - его общие запасы оцениваются в 70 тонн золота.

Найдем оптимальный вариант развития горных работ с помощью программного продукта Micromine. Воспользуемся функцией «оптимизатор», которая позволяет найти вариант разработки месторождения с максимальной прибылью. Задав исходные данные, такие как затраты на добычу руды и породы, разубоживание, потери, угол откоса, программа автоматически отстраивает оптимальный вариант развития горных работ.

Основной акцент делается на экономические показатели, поэтому программа включает в оптимальную отработку открытым способом самые ценные участки, оставляя участки с небольшим содержанием. Оставленные участки в дальнейшем следует отрабатывать подземным способом

Полученная модель оптимального варианта развития горных работ при текущей цене на золото выглядит следующим образом:

Рисунок 1. Оптимальный вариант развития работ
Возникает вопрос: являются ли границы полученной модели месторождения наиболее оптимальными? Для сравнения проанализируем разные варианты разработки месторождения. Для этого следует с помощью оптимизатора поменять цену на золото на минимальную. Получаем следующую модель:

Рисунок 2. Развитие горных работ при наименьшей цене на золото
На рисунке видно, что большинство запасов полезного ископаемого не выгодно отрабатывать открытым способом при данной цене. Их отработку следует вести подземным способом.

Увеличиваем постепенно цену на золото до того значения, при котором отработку месторождения наиболее выгодно вести открытым способом (рис. 3).

Рисунок 3. Развитие горных работ при наивысшей цене на золото
Для каждого промежуточного варианта рассчитываем объемы вскрыши, полезного ископаемого, содержание золота.

Объем горной массы находим следующим образом:

Рисунок 4. Нахождение объема горной массы

Далее находим объем полезного ископаемого и содержание золота:

Рисунок 5. Способ определения объема полезного ископаемого и содержания золота

Зная объем горной массы и объем полезного ископаемого находим объем вскрыши. Далее заносим все в таблицу.

Рисунок 6. Полученные данные для разных контуров карьеров

По полученным данным строим следующие графики зависимости:

Рисунок 7. Зависимость объема полезного ископаемого от разноса бортов

Рисунок 8. Зависимость объема вскрыши от разноса бортов

Рисунок 9. Зависимость полезного ископаемого от разноса бортов

Рисунок 10. Зависимость объема полезного ископаемого от объема вскрыши

По полученным данным можно сделать вывод, что отработку карьера открытым способом вести целесообразно при разносе бортов до 1000м. Далее вести разнос бортов экономически нецелесообразно. Отработку следует вести подземным способом. При разносе бортов более 1000м коэффициент вскрыши резко увеличивается.

В ходе проделанного анализа мы нашли оптимальное значение разноса бортов до которого отработку карьера вести экономически целесообразно. При этом убедились, посчитав самостоятельно, что функция «оптимизатор» задает направление углубки, опираясь на цену на полезное ископаемое и коэффициент вскрыши.

Полученный при помощи оптимизатора карьер называется оптимальным потому, что он приносит максимальную прибыль, в карьере отсутствуют рудные блоки, приносящие компании убытки, показывает границы для проектирования карьера. Также он дает возможности для анализа запасов в карьере по схеме «что если». Оптимизатор не является эталонным инструментом, поэтому нельзя его применять во всех случаях, так как он не учитывает ряд факторов (например, изменение ценности по годам). Поэтому выполненные расчеты следует считать верными относительно наших исходных данных.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВА

БЕЛОГО САХАРА ВЫСОКОГО КАЧЕСТВА

Ю. И. Последова, А. И. Громковский, В. А. Лесных

Воронежский государственный университет инженерных технологий, Воронеж, Россия julija979@rambler.ru
В современных условиях многие пищевые предприятия предъявляют строгие требования к качеству сырья. Так, для производства безалкогольных напитков, детского питания, некоторых кондитерских изделий, молочных консервов требуется сахар высокого качества - категории «Экстра» по ГОСТ Р 53396-2009. Главной особенностью такого сахара является высокое содержание сахарозы - поляризация не менее 99,8 °Z и минимальное количество примесей – массовая доля редуцирующих веществ – не более 0,03 %, массовая доля золы – не более 0,027 %, цветность – не более 45 ед. ICUMSA и др.

Для получения сахара категории «Экстра» чистота стандарт-сиропа, поступающего в кристаллизационное отделение свеклосахарного завода, должна быть достаточно высокой – не менее 93-94 %. При этом, как правило, технологическая схема сахарного завода в России рассчитана на проведение трех кристаллизаций. Если чистота стандарт-сиропа превышает 93 %, максимальное истощение исходного раствора в три кристаллизации с минимальными потерями сахара в мелассе - весьма затруднительно.

Известно два способа решения проблемы – загрязнение утфеля I за счет возврата первого оттека «на себя», уваривание утфеля последней кристаллизации с отбором или сочетание двух указанных методов.

Способ с возвратом первого оттека «на себя» осуществляется как при переработке сахарной свеклы, так и при переработке тростникового сахара-сырца. Возврат делается либо на последние подкачки при уваривании утфеля I в вакуум-аппарате, либо путем подачи оттека на дефекосатурацию (при переработке тростникового сахара-сырца) [1]. Но данный способ не позволит получить белый сахар категории «Экстра» из-за высокого содержания красящих веществ в возвращаемом оттеке, которые плохо удаляются и при дефекосатурационной очистке, и за счет перекристаллизации.

Один из вариантов технологии варки утфеля последней кристаллизации с отбором предусматривает первоначальный набор вакуум-аппарата в количестве, достаточном для реализации заводки кристаллов в нем после сгущения. После сгущения, заводки кристаллов и их наращивания до достижения объема утфеля, равного 110 – 120 % от объема первоначального набора, осуществляют отбор утфеля в количестве 10 – 20 % от объема первоначального набора. Отобранный утфель центрифугируют, полученный оттек возвращают в вакуум-аппарат совместно с исходным сиропом, который берут в количестве, достаточном для компенсации сухих веществ, выведенных из вакуум-аппарата в виде кристаллического сахара. Отбор утфеля и возврат оттеков в вакуум-аппарат осуществляют многократно до достижения чистоты межкристального раствора, равной чистоте межкристального раствора последнего утфеля. При этом содержание кристаллов в утфеле на протяжении всего цикла уваривания составляет 20 – 25 %. [2].

Однако, такой способ приводит к длительному пребыванию сахарозы в производственном цикле, а, следовательно, к большим потерям сахарозы от термохимического разложения, накоплению красящих веществ, препятствующих получению сахара высокого качества. Более рационально выводить лишнее количество сахарозы с первой ступени.

Способ варки утфеля I кристаллизации с отбором объективно приведет к увеличению продолжительности процесса, которую ориентировочно можно принять пропорциональной величине отбора. Для того, чтобы сократить высокотемпературное воздействие на увариваемые продукты, схему с отбором утфеля рекомендуется комбинировать с кристаллизацией охлаждением. При этом нарастание цветности будет происходить в меньшей степени, а за счет охлаждения можно выкристаллизовать дополнительное количество кристаллов.

Разработан способ получения утфеля I кристаллизации [3], согласно которому утфель I уваривают из стандарт-сиропа с чистотой 93 - 94 %, содержащего около 60-65 % сухих веществ. После заполнения им вакуум-аппарата выше поверхности нагрева в паровую камеру подают греющий пар и сгущают сироп при остаточном давлении около 0,015 МПа до степени пересыщения 1,25 – 1,30. Затем осуществляют заводку кристаллов, вводя в вакуум-аппарат кристаллическую основу с диаметром 0,02 – 0,04 мм. Кристаллы заводят в количестве 7 – 8 шт. на 1 мм поверхности пробного стекла. Повышенное количество заводимых кристаллов необходимо в связи с последующим отбором 30 % утфеля из вакуум-аппарата. Такой способ позволяет получить более однородные кристаллы с размером около 0,6 – 0,7 мм при завершении цикла получения утфеля I. После заводки кристаллов процесс уваривания подкачкой стандарт-сиропа переводят в метастабильную зону и проводят их наращивания при коэффициенте пересыщения 1,1 – 1,12. Наращивание кристаллов в начальной стадии до отбора проводят в вакуум-аппарате до их размера 0,55 – 0,6 мм. При этом полезный объем вакуум-аппарата заполняется на 95 – 100 %.

Затем отбирают 30 % сваренного утфеля в приемную мешалку для «отбора» и через утфелераспределитель направляют на центрифугирование в центрифугах. Отбор центрифугируют «нагорячо» с выделением белого сахара и двух оттеков, которые направляются в один общий сборник. С отбором выводится примерно 30 % образовавшихся кристаллов при уваривании утфеля в вакуум-аппарате. Оставшийся в вакуум-аппарате утфель продолжают уваривать за счет подкачки смеси оттеков отбора, разбавленных клеровкой, и подогретых в сборнике перед вакуум-аппаратом до температуры 85 ^оС. С целью получения сахара стандартного качества цветность подкачиваемых оттеков должна быть не более 30 усл.ед. При этом цветность подкачиваемого раствора регулируется за счет добавления клеровки желтых сахаров в оттеки отбора. Утфель уваривают до концентрации сухих веществ 91,0 – 91,5 %.

Далее часть доваренного в вакуум-аппарате утфеля выгружается в отдельную утфелемешалку – кристаллизатор. Для предотвращения выпадения «муки» при выгрузке утфеля, его орошают водой температурой 75 ^оС. Перед выгрузкой утфеля приемную утфелемешалку – кристаллизатор прогревают за счет подачи через поверхность теплообмена воды с температурой около 70 ^оС.

После выгрузки утфеля подачу воды в поверхность теплообмена прекращают, утфель подвергается кристаллизации при естественном охлаждении в течение 6 ч или принудительном охлаждении в течение 4 ч до температуры 50 ^оС. При принудительном охлаждении создается такой перепад температур, при котором коэффициент пересыщения у стенки поверхности охлаждения не превышал бы критического значения.

По данным Сапроновой Л.А. [4] снижение температуры утфеля на 10 ^оС позволяет дополнительно выделить 1,3 % кристаллов. Изменение растворимости сахарозы при охлаждении утфеля с 70 ^оС до 50 ^оС позволяет повысить концентрацию кристаллов в межкристальном растворе примерно на 7 – 8 %. Таким образом, кристаллизация охлаждением позволяет увеличить концентрацию кристаллов сахара с 46 % до 54 %, т.е. дополнительно со ступени кристаллизации охлаждением выводят 8 % кристаллов. Перед центрифугированием утфель в утфелемешалке – кристаллизаторе нагревают на 5 – 8 ^оС и центрифугируют с получением белого сахара и двух оттеков. Итого, в расчете на один цикл уваривания способ получения утфеля I кристаллизации позволяет вывести с первой ступени кристаллизации дополнительно 8 – 10 % кристаллов по массе утфеля.

Таким образом, приведенный способ уваривания утфеля I с отбором позволит истощить полупродукты с высокой чистотой, а кристаллизация охлаждением – предотвратить повышение цветности готовой продукции. В совокупности способ дает возможность получения белого сахара категории «Экстра» при минимальных потерях сахара в мелассе.
Литература

1. Инструкция по ведению технологических процессов приемки, хранения и переработки сахара-сырца на свеклосахарных заводах. – М.: ТОО «Сахинформ», 1994. – 90 с.

2. А. с. № 1576570. Бюл. изобретений № 25.07.07.90. Способ уваривания утфеля. М. И. Даишев, И. Н. Люсый, В. И. Тужилкин, С. В. Григоров, Н. А. Люсый, Ю. И. Молотилин.

3. Патент РФ № 2266335. Бюл. изобретений 20.12.2005. Способ получения утфеля I кристаллизации. А.И. Громковский, Ю.И. Последова, Т.А. Провкина.

4. Сапронова, Л. А. Совершенствование технологии кристаллизации сахара на основе исследования физико-химических свойств сахарных растворов [Текст]. - Автореф. дис. докт. техн. наук. – М. - МГУПП. – 2001. – 56 с.

ПРОБЛЕМЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ АВТОМОБИЛЬНЫХ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ

С. М. Францев, Р. С. Шаманов, С. С. Солнцев

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства,

г. Пенза, Россия, fsm8@mail.ru
Автомобильная аккумуляторная батарея (АКБ) предназначена для электроснабжения стартера при пуске двигателя и других потребителей электроэнергии при неработающем генераторе или недостатке его мощности.

Недостаток мощности генератора появляется на низких оборотах двигателя при движении автомобиля в городском цикле. Это приводит к тому, что электроснабжение потребителей происходит от АКБ и он не заряжается.

Одной из причин недозаряда АКБ стала необходимость постоянного использования в светлое время суток на движущемся транспортном средстве фар ближнего света.

В зимних условиях эксплуатации недозаряд усиливается, т.к. АКБ принимает заряд в сильной зависимости от прогрева электролита. Холодный запуск зимой с кратковременным движением и редкие непродолжительные поездки не дают прогреться электролиту и, следовательно, зарядиться АКБ [1].

В результате такой эксплуатации АКБ ее пластины сульфатируются (покрываются слоем плотного непроводящего электрический ток сульфата свинца), площадь активной массы уменьшается, остаточная емкость АКБ снижается, растет ее внутреннее сопротивление, снижается максимальный ток, отдаваемый АКБ стартеру при пуске двигателя, АКБ «не держит заряд» и быстро разряжается. В результате чего АКБ становится непригодна к эксплуатации.

Химические реакции в АКБ при разряде описываются уравнением [1]:

Pb+PbO₂+2H₂SO₄→2PbSO₄+2H₂O;

при заряде:

2PbSO₄+[3H₂O+ H₂SO₄] → PbO₂+ Pb+[H₂O+ 3H₂SO₄].

Слой плотного непроводящего электрический ток сульфата свинца слабо участвует в химических реакциях.

В качестве примера, результаты, проведенные авторами, показали, что эксплуатация автомобиля Daewoo Matiz в течение 2-х лет в условиях городского цикла при ежедневной эксплуатации в режиме: запуск – прогрев – движение по городу на расстояние 15 км – остановка двигателя – стоянка в течение рабочего дня – запуск и движение обратно привела к снижению емкости гибридной АКБ (свинцово-кальциевые положительные пластины) с номинальной емкости 35 А∙ч до 12 А∙ч. Эксплуатация данной АКБ на автомобиле в летний период не вызывала проблем с запуском двигателя, однако по окончании 2-го года эксплуатации запуск двигателя в зимний период оказался весьма проблематичен.

Остаточная емкость АКБ может быть определена путем контрольно-тренировочного цикла. В случае, если по результатам проведения контрольно-тренировочного цикла остаточная емкость составляет менее 50 % от номинальной, то такая АКБ не имеет остаточного срока службы, однако может использоваться летом до полной выработки ресурса [1].

Согласно РД-3112199-1089-02, нормативный ресурс АКБ легкового автомобиля индивидуального пользования составляет 4 года [2].

Срок службы АКБ можно продлить путем использования различных режимов восстановления (десульфатации) АКБ.

Рассмотрим несколько известных путей восстановления (устранения сульфатации пластин) АКБ:

1) Химические способы, при которых сливают электролит из банок, промывают их различными, в основном щелочными, химическими растворами, растворяющими сульфат свинца, а затем заряжают АКБ.

Данный способ сопряжен с опасностью получения химических ожогов при использовании в гаражных условиях, и, учитывая, что большая часть современных АКБ являются необслуживаемыми и не позволяют осуществлять доступ к банкам, то данный способ становится неприменим, хотя и указывается его чрезвычайно высокая эффективность [3];

2) Заряд АКБ предельно малым током. Заряд малым током осуществим при применении зарядного устройства, обладающего регулировкой величины зарядного тока. Заряд малым током (величина которого составляет доли Ампер) для достижения должного эффекта осуществляется в течение нескольких недель и даже месяцев и применяется для АКБ, имеющих малую или среднюю степень сульфатации пластин, что является существенными недостатками данного способа;

3) Последовательный заряд-разряд АКБ реверсивным током. Реверсивный ток – это переменный ток с различными амплитудами и длительностями импульсов обеих полярностей за каждый период их следования. За каждый период следования импульсов тока АКБ заряжается и частично разряжается.

При таком способе почти полностью исключается необратимая сульфатация пластин. Если систематический подзаряд аккумулятора производится реверсивным током, то сульфатации электродов практически не наблюдается [3]. Степень эффективности данного способа, как следует из анализа литературных источников [4], зависит от выбора токовременных параметров зарядного и разрядного импульсов.

Для примера, проведенная авторами десульфатация гибридной АКБ автомобиля Daewoo Matiz реверсивным током позволила увеличить емкость с 12 до 18 А∙ч. Десульфатация проводилась в течение суток. Данный способ оказался эффективным, хотя и в небольшой степени.

Таким образом, можно сделать выводы, что:

- продлить срок службы АКБ возможно за счет периодической профилактической десульфатации реверсивным током;

- для реализации эффективной десульфатации требуется проведение научно-исследовательских работ по выявлению оптимальных токовременных параметров зарядного и разрядного импульсов.
Литература

1. Соснин, Д.А. Автотроника. Электрооборудование и системы бортовой автоматики современных легковых автомобилей [Текст] / Учебное пособие. М.: СОЛОН-Р. – 2000. – 272 с.

2. РД-3112199-1089-02 Нормы сроков службы стартерных свинцово-кислотных аккумуляторных батарей автотранспортных средств и автопогрузчиков.

3. Сеть предприятий и магазинов «МегаБат» [Интернет-портал]. URL: http://www.megabat.ru/company/press-room/publications/98.html (дата обращения: 03.02.2013).

4. Патент на изобретение 2180460 Российская Федерация. Способ заряда свинцового аккумулятора / Дувинг В.Г. - 2000100072/09; заявл. 05.01.2000; опубл. 27.11.2001.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 13

	Актуальные вопросы финансирования Актуальные вопросы финансирования и развития здравоохранения ростовской области в свете 20-летия обязательного медицинского страхования...		Актуальные вопросы фтизиатрии Буканова А. В., Гордашников В. А. «Актуальные вопросы фтизиатрии»: Учебное пособие/ Владивосток; 2007. 320 с
	«актуальные вопросы экспериментальной и клинической морфологии» Рамн, Заслуженного деятеля науки рф, доктора медицинских наук, профессора В. Б. Писарева		Актуальные проблемы современной когнитивной науки Материалы шестой... Ивановское региональное отделение Научного совета по методологии искусственного интеллекта ран
	Кгбпоу «вбмк» актуальные вопросы здоровьесбережения сборник материалов «Актуальные вопросы здоровьесбережения»: материалы региональной студенческой научно-практической конференции. Владивосток: кгбпоу...		Актуальные вопросы развития экономики и профессионального образования в современном обществе Актуальные вопросы развития экономики и профессионального образования в современном обществе: Материалы XII международной молодежной...
	Актуальные вопросы менеджмента современной организации «Экономика и управление»; Т. П. Лагунова, кандидат экономических наук, доцент, доцент кафедры «Менеджмент»; Е. С. Чухланцев, кандидат...		Государственное образовательное учреждение высшего профессионального... Актуальные проблемы рекламной деятельности: теория и практика : сб науч тр. / отв ред. А. В. Прохоров; м-во обр и науки рф, г оувпо...
	Государственное образовательное учреждение высшего профессионального... Актуальные проблемы рекламной деятельности: теория и практика : сб науч тр. / отв ред. А. В. Прохоров; м-во обр и науки рф, г оувпо...		Тема: Актуальные вопросы взаимодействия кадастровой палаты с муниципальными... Слайд 1 Тема: Актуальные вопросы взаимодействия кадастровой палаты с муниципальными образованиями Республики Татарстан
	Новости Форум Актуальные вопросы проектирования предметной информационно-образовательной среды учителя предметника		Курсы: Организация документооборота и архива Актуальные вопросы технического обслуживания и ремонта промышленного оборудования
	Российской федерации фгбоу впо «белгородская государственная сельскохозяйственная... «Актуальные вопросы экономической науки и практики» Материалы международной научно производственной конференции. Белгород, 20 – 21...		Актуальные вопросы информационно-коммуникационных и компьютерных технологий Государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования
	Ответы на наиболее актуальные вопросы организации и осуществления Снижение излишней административной нагрузки с субъектов малого и среднего предпринимательства		Российской федерации Актуальные проблемы современной молодежи (социально-психологический аспект). /Материалы студенческой научно-практической конференции...

Актуальные вопросы современной науки

Похожие: