Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Моделирование и усовершенствование процесса массовой кристаллизации сахара охлаждением утфеля последнего продукта Арапов Денис Владимирович

Моделирование и усовершенствование процесса массовой кристаллизации сахара охлаждением утфеля последнего продукта
<
Моделирование и усовершенствование процесса массовой кристаллизации сахара охлаждением утфеля последнего продукта Моделирование и усовершенствование процесса массовой кристаллизации сахара охлаждением утфеля последнего продукта Моделирование и усовершенствование процесса массовой кристаллизации сахара охлаждением утфеля последнего продукта Моделирование и усовершенствование процесса массовой кристаллизации сахара охлаждением утфеля последнего продукта Моделирование и усовершенствование процесса массовой кристаллизации сахара охлаждением утфеля последнего продукта Моделирование и усовершенствование процесса массовой кристаллизации сахара охлаждением утфеля последнего продукта Моделирование и усовершенствование процесса массовой кристаллизации сахара охлаждением утфеля последнего продукта Моделирование и усовершенствование процесса массовой кристаллизации сахара охлаждением утфеля последнего продукта Моделирование и усовершенствование процесса массовой кристаллизации сахара охлаждением утфеля последнего продукта
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Арапов Денис Владимирович. Моделирование и усовершенствование процесса массовой кристаллизации сахара охлаждением утфеля последнего продукта : Дис. ... канд. техн. наук : 05.18.12, 05.18.05 : Воронеж, 2005 226 c. РГБ ОД, 61:05-5/3559

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Состояние проблемы интенсификации процесса кристаллизации сахара при охлаждении утфеля последнего продукта 10

1.1. Краткое описание существующих технологий последней ступени кристаллизации 10

1.2. Анализ теоретических представлений о росте кристаллов сахарозы 16

1.3. Анализ существующих теорий мелассообразования 22

1.3.1. Растворимость сахарозы в чистых и технических растворах 22

1.3.2. Внутреннее строение сахарных растворов 24

1.3.3. Мелассообразование и способы определения чистоты нормальной мелассы 26

1.4. Контроль и моделирование вязкости растворов сахарозы 31

1.4.1. Средства и способы контроля вязкости 31

1.4.2. Вязкость чистых растворов сахара 34

1.4.3. Вязкость производственных сахарных растворов 38

1.4.4. Вязкость сахарных утфелей и суспензий. 42

1.5. Выводы и цель выполняемой работы 44

ГЛАВА 2. Экспериментальное исследованріе насыщения мелассы в вибрирующем слое кристаллов сахара 48

2.1. Описание экспериментальной установки и приборов для измерения параметров исследуемых меласс 48

2.2. Получение опытных данных по насыщению заводских меласс 51

2.3. Результаты исследований по насыщению меласс и анализ полученных данных. 63

2.4. Краткие итоги главы2 79

ГЛАВА 3. Разработка и исследование математических моделей для интенсификации процесса массовой кристаллизации сахара охлаждением утфеля 81

3.1. Математическое описание процесса массовой кристаллизации сахара охлаждением утфеля 81

3.2. Модель вязкости водных сахарных растворов 90

3.3. Моделирование растворимости сахарозы в чистых и технических растворах 99

3.3.1. Растворимость сахарозы в чистых растворах 99

3.3.2. Растворимость сахарозы в технических

растворах 100

3.4. Кинетическая модель скорости кристаллизации сахарозы из чистых растворов 111

3.5. Общая кинетическая модель скорости роста кристаллов сахара в чистых и технических

растворах 118

3.6. Идентификация модели массовой кристаллизации сахара охлаждением утфеля 125

3.7. Краткие итоги главы 3 129

ГЛАВА 4. Оптимизация процесса массовой кристаллизации сахара охлаждением утфеля 131

4.1. Алгоритм функционирования системы оптимизации процесса массовой кристаллизации сахара охлаждением утфеля 131

4.2. Экспресс-метод определения оптимальных параметров нормальной мелассы 133

4.3. Расчет оптимального температурного профиля охлаждения утфеля. 145

4.3.1. Постановка задачи оптимизации и алгоритм

решения 145

4.3.2. Расчет расхода охлаждающей воды в вертикальный кристаллизатор 150

4.3.3. Исследование влияния начальных параметров

утфеля на выход сахара 152

4.4. Краткие итоги главы 4 164

ГЛАВА 5. Разработка технических средств для интенсификации массовой кристаллизации сахара охлаждением утфеля 165

5.1. Устройство для ускоренного насыщения мелассы УН-1 165

5.2. Система автоматического контроля вязкости мелассы СКВ-1 171

5.3. Краткие итоги главы 5. 179

Основные выводы и результаты работы 180

Библиографический список

Введение к работе

Актуальность работы. Кристаллизация сахара охлаждением утфеля последнего продукта является одной из наиболее важных стадий технологической переработки сахарной свеклы, так как здесь происходят основные потери сахара с мелассой, достигающие 75 % от всех потерь сахара в производстве. Значительный вклад в изучение процесса кристаллизации сахара, обоснование параметров истощения мелассы, выбора режима охлаждения утфеля последнего продукта внесли видные отечественные и зарубежные ученые: И.Г. Бажал, И.Ф. Бугаенко, А.А. Герасименко, П.В. Головин, А.И. Громковский, И.С. Гулый, МИ. Даишев, Ю.М. Жвирблянский, И.Н, Каганов, Ю.Д. Кот, К.К. Полянский, В.Д. Попов, А.Р. Сапронов, П.М. Силин, Н.П. Силина, В.И. Тужилкин, А. Бригель-Мюллер, Г. Вавринец, К. Вагнеровски, Р.А. Мак-Джиннис, Д, Шлипхаке и многие другие.

Однако до сих пор не разработано математическое описание процесса кристаллизации сахара в чистых и технических растворах, позволяющее с оцененной точностью описывать наиболее часто цитируемые в литературе опытные данные, а также эксперименты, принятые ICUMSA в качестве официальных. Не исследовано подобие физико-химических параметров мелассы при ее ускоренном насыщении в вибрирующем слое кристаллов сахара. Не разработаны на основе этих исследований и адекватных математических моделей экспресс-метод определения параметров нормальной мелассы и алгоритм нахождения оптимального температурного режима охлаждения утфеля. Отсюда вытекает актуальность поставленной в диссертационной работе научной задачи, заключающейся в моделировании и усовершенствовании процесса массовой кристаллизации сахара охлаждением утфеля последнего продукта. В настоящее время для ее решения сложились все необходимые условия: отработаны технические решения по ускоренному насыщению мелассы в вибрирующем слое кристаллов сахара, опубликован

обширный экспериментальный материал об основных закономерностях кристаллизации сахара, включая данные по растворимости, скорости кристаллизации, вязкости и др., стали доступными недорогие высокопроизводительные персональные и карманные компьютеры, разработаны высокоэффективные методы вычислительной математики для моделирования и оптимизации технологических процессов, вырос уровень квалификации персонала сахарных заводов.

Работа выполнена в соответствии с планом НИР кафедры технологии сахаристых веществ ВГТА «Разработка новых и совершенствование существующих технологий, оборудования и методов контроля сахарного производства» (№ гос. регистрации 01.970.000492), а также по НИР «Развитие инновационной технологии кристаллизации сахаристых

веществ» (хоз. договор № 21/02 с ОАО «Сахарный завод «Жердевский») Цель и задачи диссертационной работы. Цель исследования заключалась в моделировании и усовершенствовании процесса массовой кристаллизации сахара охлаждением утфеля последнего продукта. В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

- провести экспериментальные исследования по ускоренному насыщению меласс в вибрирующем слое кристаллов сахара, определить физико-химическое подобие кинетической зависимости содержания сухих веществ (СВ) и электрического сопротивления (R) меласс для прогнозирования процесса их насыщения;

- исследовать влияние температуры на коэффициент насыщения технических сахарных растворов;

- получить адаптивные модели процесса массовой кристаллизации сахара охлаждением утфеля и уравнения регрессии для расчета коэффициентов активности при моляльных концентрациях сахарозы в нечистых насыщенных и пересыщенных растворах; предложить уравнение

теплообмена для вертикальных кристаллизаторов;

- разработать экспресс-метод определения оптимальных параметров нормальной мелассы с использованием настраиваемых на конкретный раствор математических моделей вязкости и коэффициента насыщения;

- разработать алгоритм оптимизации температурного режима охлаждения утфеля последнего продукта;

- исследовать влияние начальных параметров утфеля, подготовленного к кристаллизации, на выход сахара при оптимальном охлаждении утфеля;

- предложить технические устройства для интенсификации процесса массовой кристаллизации сахара охлаждением утфеля;

- оценить экономическую эффективность от реализации разработанных алгоритмов и созданных устройств

Научная новизна. Разработано адекватное математическое описание процесса массовой кристаллизации сахара охлаждением утфеля, включающее модели растворимости и скорости роста кристаллов сахарозы в чистых и технических растворах и вязкости этих растворов, уравнение теплового баланса кристаллизатора. Установлено физико-химическое подобие кинетической зависимости содержания сухих веществ и электрического сопротивления меласс. Разработан экспресс-метод определения оптимальных параметров нормальной мелассы. В классе функций третьего порядка разработан алгоритм оптимизации температурного режима охлаждения утфеля последнего продукта с использованием аппарата нелинейного программирования - метода конфигураций Хука-Дживса (МКХД), включающий расчет оптимального расхода охлаждающей воды в секции кристаллизатора. Получена зависимость выхода кристаллического сахара от начальных параметров утфеля при его оптимальном охлаждении в виде уравнения гиперболического параболоида.

Практическая значимость работы заключается в разработке экспресс-метода определения оптимальных параметров нормальной мелассы. Разработаны технологический регламент для кристаллизации сахара охлаждением утфеля в вертикальных кристаллизаторах и оригинальные устройства для ускоренного насыщения мелассы и автоматического контроля ее вязкости. Новизна технических решений защищена патентом РФ №2196984. Ожидаемый экономический эффект от внедрения результатов работы составит 1 453,5 тыс. руб. в год.

Анализ теоретических представлений о росте кристаллов сахарозы

Сущность процесса кристаллизации состоит в том, что за счет движущей силы, происходит переход сахара из растворенного состояния в кристаллическое, причем движущая сила процесса определяется степенью отклонения среды от состояния равновесия, а также разностью свободной энергии начального и конечного состояния системы. Но наличие движущей силы еще не гарантирует /190/ течение процесса, так как молекулы растворенного вещества в слое у поверхности кристалла находятся в потенциальной яме из-за связи друг с другом. Чтобы отложиться на поверхности кристалла молекулы должны преодолеть энергетический барьер своих связей с соседними частицами.

Благодаря флуктуациям в растворах или расплавах, молекулы растворенного вещества могут приобретать энергию, достаточную для преодоления энергетического барьера. Чем больше средняя энергия частиц, тем большее их число преодолевает энергетический барьер в единицу времени. С повышением температуры возрастает средняя внутренняя энергия раствора, увеличиваются величины и частота флуктуации, растет активность молекул и число переходов через энергетический барьер. При переходе через энергетический барьер и соударениях движущихся молекул происходит образование дозародышевых ассоциатов по обратимой схеме /25/: А + А,А&А,; (1.2) где А - молекула сахарозы; Дч А ассоциат сахарозы соответственно на прошлом и текущем шагах взаимодействия.

При достижении критического размера зерна вероятность прямой реакции резко увеличивается, а обратной - уменьшается. Считают, что критическим размером зародыша является конгломерат из 80... 100 молекул сахарозы с размером примерно 2 нм /217/. Зародышеобразованию способствует перемешивание раствора, ориентирующее движение молекул. Наиболее эффективным побудителем зародышеобразования в пересыщенных растворах является внесение в него кристаллического сахара /117/, что широко используется в технологии его производства. Несахара, содержащие анионы Н+ и катионы ОН , замедляют процесс зародыше образования, а содержащие Са2+ наоборот ускоряют его.

Для описания перехода вещества из растворенного в кристаллическое состояние предложено большое число разнообразных теорий, но наибольшее распространение получила диффузионная теория роста кристаллов /69...76, 98, 104, 138, 139, 191, 192, 202, 204, 205/. Она хорошо объясняет большинство явлений, связанных с массовой кристаллизацией сахарозы, как в лабораторных, так и промышленных условиях. Недостатком ее является то, что она не объясняет образование огранки кристаллов по плоскостям и различия в скорости роста разных граней.

Активными сторонниками этой теории, внесшими фундаментальный вклад в ее развитие, являются отечественные и зарубежные ученые И.Г. Ба-жал, ,А.И. Громковский, И.С. Гулый, А.В. Зубченко, К.К. Полянский, В.И. Тужилкин, В.М. Харин, Р. Аустмайер, Д. Шлипхаке, Ф. Шнайдер, и многие другие.

Согласно диффузионной теории, кинетика роста кристаллов определяется скоростью массообмена между жидкой и твердой фазами, зависит от многих гидродинамических условий и физико-химических процессов на поверхности раздела фаз /140, 211/.

Скорость роста кристаллов определяется переносом вещества к поверхности растущего кристалла /69, 138, 188, 206, 211/ и реакцией на этой поверхности769,70, 138, 191, 214, 215/: Кд=кд(С0-Сд); (1.3) Кх=кх(Ср-СнУ, (1.4) где Кд, Кх -скорость диффузионного переноса массы и скорость взаимодействия у поверхности кристалла, кг/м2-с, кд, кх -коэффициенты диффузионного переноса массы и взаимодействия у поверхности кристалла, м/с; С0, Ср, Сн -концентрация сахарозы в объеме пересыщенного раствора, у поверхности кристалла и концентрация насыщения соответственно, кг/ мг. Для упрощения уравнения (1.4) ему придают линейный вид /139, 140/: Кх = кх(СР-Сн). (1.5) Так как граничную концентрацию Ср измерить трудно, то движущей силой считают разность концентраций (С0-Сн), которая легко измеряется. Тогда обобщенное уравнение скорости кристаллизации может быть записано в виде:

Получение опытных данных по насыщению заводских меласс

В связи с тем, что объём пробы насыщенной мелассы был недостаточен для измерения вязкости на приборе «Реотест 2.1», измеряли вязкость заводской мелассы при температуре насыщения с известной концентрацией СВ /16/. Разница в результатах при таком подходе в обоих случаях незначительна, поскольку заводские мелассы близки к насыщению.

Дальнейшие исследования меласс проводились на экспериментальной установке для ускоренного насыщения (таблицы 2.2, 2.3), в ходе чего были получены экспериментальные характеристики для трёх меласс сахарных заводов Чернянского, Добринского и Жердевского. Причём, из 80 опытов, проведённых на жердевской мелассе, в ходе которых измерялась чистота, содержание сухих веществ и вязкость раствора при различных температурах было выбрано 45 выверенных экспериментов, отличающихся хорошей повторяемостью результатов, которые легли в основу математических моделей для расчета вязкости мелассы и скорости кристаллизации сахарозы в технических растворах. Ускоренное насыщение осуществляли следующим образом. В термо-статируемую ячейку помещали 130 г мелассы и прогревали в течение 1 часа в термошкафу при температуре 60 С, при этом меласса прогревалась до 50 С. Далее в сетчатый цилиндр помещали 27 г крупных кристаллов сахара (просеянных через сито с отверстиями 1,2 мм и оставшихся на сите с отверстиями 1 мм), чтобы исключить попадание кристаллов из сетчатого цилиндра в объём мелассы, так как диаметр сетки цилиндра 0,45...0,5 мм. Кристаллы сахара, помещённые в цилиндр, также прогревались в термостатируемом шкафу. Подготовленную таким образом ячейку монтировали на стенде и подключали её водяную рубашку к термостату UTU-2/77, предварительно нагретому до температуры 50 С. Затем сетчатый цилиндр погружали в мелассу и прикрепляли к виброприводу, чтобы привести цилиндр в колебательное движение в вертикальном направлении. Для уменьшения потерь тепла в окружающую среду, а также избежания выплеска мелассы сосуд закрывался крышкой из органического стекла с отверстием для штока сетчатого цилиндра. Частота колебаний штока с сетчатым цилиндром составляла 3 с 1, что соответствовало 180 об/мин вала электродвигателя, амплитуда движения цилиндра составляла 6,5 мм.

В ходе насыщения каждые 10 минут снимали показания рефрактометра (без разбавления) и приборов, измеряющих сопротивление. После того, как показания рефрактометра принимали установившееся значение, опыт останавливали и вели обработку результатов с прогнозированием точки насыщения.

Методика расчёта состоит в следующем /157/. На основании полученных значений содержания сухих веществ получали аппроксимирующую функциональную зависимость изменения содержания сухих веществ во времени СВ = /(г) в виде квадратного уравнения, характеризуемого величиной достоверности аппроксимации -коэффициентом парной корреляции R, ко торый является мерой тесноты линейной связи между двумя случайными ве личинами. Для определения прогнозируемого содержания сухих веществ в насыщенной мелассе определяли максимум квадратного уравнения посредством его дифференцирования и находили значение тн, дающее максимум функциональной зависимости СВ от т. По величине тн рассчитывали про гнозируемое содержание сухих веществ в насыщенной мелассе СВ"0. Затем находили количество сахарозы АСХ, растворившейся в 100 г мелассы при её . насыщении от СВ$0, полученного при последнем измерении до прогнозируе мого - СВ"0:

Моделирование растворимости сахарозы в чистых и технических растворах

Растворимость сахарозы характеризуется коэффициентом растворимости, показывающим количество сахарозы растворившейся в 1 кг воды при заданной температуре. Официально принятыми ICUMSA стандартами растворимости сахарозы в воде являются таблицы, построенные по данным Г. Вавринца, Д. Чарлеза и Дж. Вашатко /219/.

Для выражения температурной зависимости растворимости сахарозы в чистых растворах обычно используется /69, 104, 158/ уравнение вида: CX = aQ + al + a22+a33+...t %, (3.46) где /-температура раствора, С. Для нахождения этой зависимости используем наиболее полные опыты -данные таблицы Дж. Вашатко в диапазоне температур от 0 С до 90 С, всего 91 эксперимент. Регрессионные коэффициенты а0, av а2 и т.д. вычислим методом Гаусса, предназначенным для решения систем линейных алгебраических уравнений, посредством специально разработанной нами для этой цели программы (Приложение 7).

В результате для полинома 3 порядка получили коэффициенты /90/: а0 = 64,496; ах =0,066027; а2 = 0,002241304; =-0,10560396-10-4. При этом СКО составило 0,52 %. Для уменьшения погрешности представим модель в виде: СХН = aQ + ax + a2k +a3 + а4-Ґ, (3.47) где k,l,m - вещественные числа. Решая (3.47) методом Гаусса и проверяя оптимальность коэффициентов к,1,т методом Хука-Дживса, получим модель растворимости сахарозы в чистых растворах: а0 = 64,4724; ах = 8,1564207 -1(Г2; а2 = 2,3034122 -І(Г4; а2 = -2,6492852-10"5; а4 = 2,4826037 10 8; к = 2,8; / = 3,3; m = 4,5, имеющую СКО, равное 0,03 %. Растворимость сахарозы в нечистых растворах выражается через произведение коэффициента растворимости в чистых растворах на коэффициент насыщения: Для чистых растворов ан = 1, для нечистых ан Ф1.

При выполнении диссертационной работы мы столкнулись с противоречивым мнением ученых о влиянии температуры на растворимость сахарозы в технических растворах. Одни ученые /18, 21, 111, 113, 117, 130, 132, 135 / считают, что коэффициент насыщения практически не зависит от температуры, а другие /42, 43/ доказывали температурную зависимость коэффициента насыщения.

В настоящее время в технологии сахарного производства приняты допущения, что коэффициент насыщения нечистых сахарных растворов не зависит от температуры, а зависимость от отношения несахар : вода имеет либо линейный /21, 51, 113, 132, 206/, либо нелинейный характер /27, 99, 104/. При этом делаются ссылки на опыты И. Жукова /158/ по определению растворимости сахарозы в нечистых сахарных растворах, а также на эксперименты Ю.М. Жвирблянского и сотрудников /42/ по определению коэффициента насыщения мелассы Поневежского сахарного завода.

В этом случае критерий Фишера показывает, во сколько раз уменьшается рассеяние относительно полученного уравнения регрессии по сравнению с рассеянием относительно среднего. Чем больше F превышает табличное Fx,p (/,,/2) для выбранного уровня значимости р и чисел степеней свободы fx=N-\ и f2=N-lK, тем эффективнее уравнение регрессии. Из табл. 3.6 следует, что большинство исследуемых уравнений адекватно описывает опытные данные, но наибольшую степень адекватности и наименьшие погрешности имеют предлагаемые нами зависимости (3.53) (для всех экспериментов табл. 3.3 и 3.4) и (3.52) (для опытов табл. 3.5), в которых учитывается влияние температуры на коэффициент насыщения. Из моделей, не учитывающих влияние температуры на коэффициент насыщения для экспериментов табл. 3.3 и 3.4, лучшим является уравнение Г. Вавринца (3.51), а наихудшим - уравнение параболы (3.50). Линейная зависимость занимает промежуточное положение между (3.50) и (3.51). Особенно наглядно влияние температуры на коэффициент насыщения отображается на графиках, рассчитанных по формулам соответственно (3.53) и (3.52) и приведенным на рис. 3.1, 3.3, 3.5 с нанесёнными на них экспериментальными точками. Из графиков видно, что зависимость коэффициента насыщения от температуры постепенно увеличивается с уменьшением чистоты раствора и достигает своего максимума в производственной мелассе, имеющей чистоту 64% и менее ( 1,5).

Пороговые значения отношения несахар: вода, при которых начинает значимо сказываться влияние температуры на коэффициент насыщения, примерно равно 1,5 -для Поневежской мелассы (табл. 3.4) и 0,25...0,3 -для солевых растворов сахарозы (табл. 3.3 и 3.5).

При постоянных значениях отношения несахар: вода зависимость коэффициента насыщения от температуры (рис. 3.2, 3.4, 3.6) для всех исследованных растворов имеет выраженный волнобразный характер, особенно для Поневежской мелассы, причём амплитуда колебания увеличивается с уменьшением чистоты раствора. Максимальное и минимальное значение амплитуды достигается при определённой температуре, не зависящей от отношения несахар: вода. Для Поневежской мелассы эти значения соответственно равны 70 С и 48 С.

Экспресс-метод определения оптимальных параметров нормальной мелассы

Так как модель вязкости (4.5) является существенно нелинейной относительно параметров, то для нахождения её коэффициентов аг..а7 воспользуемся аппаратом нелинейного программирования — методом конфигураций Хука-Дживса.

В качестве критерия адекватности модели приняли выражение v«r2 ,v (4.7) V Мк J /?,(«! +Я7)= /С=1 где JUK, СВ%, 4%, t% -экспериментальные значения вязкости, содержания сухих веществ, чистоты и температуры раствора в к опыте насыщения; //#-модельное значение вязкости, рассчитанное по формуле (4.5); //-количество опытов. Задача вычисления коэффициентов av..a1 заключается в нахождении таких значений этих параметров а\...а\, которые обеспечивают минимум функции: to Ф) XT f \f l $ 4c "Л "J "5 \"\ " ;# =i Алгоритм определения оптимальных значений коэффициентов а[...а7, соответствующих выражению (4.8) представлен на рис. 4.2. Блок 2 алгоритма осуществляет выбор начальных значений коэффициентов ах...а7 и малой величины 8Х. Например, используются данные (4.6) и 8Х = 0,0001. В блоке 3 рассчитывается по формуле (4.7) значение целевой функции л,«...«?). Блок 4. Сравнение величины Rx с заданной малой величиной 8Х. Если Rx 8Х, алгоритм заканчивает свою работу; если Rx 8Х, следует переход к блоку оптимизации 5. Блок 5. Нахождение с помощью метода конфигураций Хука-Дживса новых значений коэффициентов а\...а7 минимизирующих функцию (4.8).

Найденное значение Rx(ax +а7) сравнивают затем в блоке 4 с заданной малой величиной дх. Если значение Rx(ax...a7) 8x, то алгоритм заканчивает свою работу и оптимальные значения коэффициентов равны ах...а7. Если Rx(a{ -г а7) 8Х, то методом Хука-Дживса находятся новые значения коэффициентов ах...а 7 и процесс повторяется.

В результате работы алгоритма (рис. 4.2) определяются такие значения коэффициентов ах...а7, которые обеспечивают заданный минимум функции (4.8) и являются искомыми величинами, обеспечивающими адекватность модели вязкости экспериментальным данным.

В качестве критерия адекватности данной модели примем выражение: Фі-Ь5)= {а к-а к)\ (4.11) где #ЯЛ- -экспериментальное значение коэффициента насыщения, определяемое по формуле (4.4) в к опыте; afjK -модельное значение коэффициента насыщения, рассчитываемое по формуле (4.9), исходя из данных к опыта. Задача вычисления коэффициентов bv..b5 заключается в нахождении таких значений b[...b"s, которые обеспечивают минимум функции: ч , , [ HCJC J bx+b5, 2fe )=lH«-« mm J к V-A-- (4Л2) В J к=\ у V - УК ) bx +65

Алгоритм определения оптимальных значений коэффициентов b[...b s, аналогичен алгоритму, приведённому на рис. 4.2. В качестве начальных приближений используются равенства (4.10), а заданная малая величина 8г выбирается экспериментально.

После настройки параметров моделей вязкости и коэффициента насыщения следует расчёт оптимальных значений содержания сухих веществ и чистоты нормальной мелассы.

Анализ экспериментальных данных Беннета и Ниса по зависимости вязкости насыщенных меласс от температуры, содержания сухих веществ и чистоты /112/ показывает, что для любой заданной вязкости мелассы и температуры существует бесконечное множество значений содержания сухих веществ и чистоты, отвечающих этой вязкости. Поэтому непосредственно решить задачу вычисления оптимальных значений содержания сухих веществ и чистоты насыщенной мелассы при температуре центрифугирования по заданной вязкости затруднительно. В этой связи расчёт оптимальных параметров нормальной мелассы при температуре центрифугирования утфеля последнего продукта осуществляют в следующем порядке.

1. Задаваясь минимально возможным значением чистоты насыщенной мелассы, достигаемым на конкретной кристаллизационной установке, исходя из заданной температуры центрифугирования и заданной вязкости насыщенной мелассы, вычисляют максимально возможное содержание сухих веществ в мелассе:

Похожие диссертации на Моделирование и усовершенствование процесса массовой кристаллизации сахара охлаждением утфеля последнего продукта