Моделирование шнек–прессового отжима как совокупности процессов течения вязкой несжимаемой смеси и фильтрации жидкости сквозь пористую среду
Автор: Петров Илья Андреевич, Славнов Евгений Владимирович
Журнал: Вычислительная механика сплошных сред @journal-icmm
Статья в выпуске: 3 т.6, 2013 года.
Бесплатный доступ
В терминах интегральных характеристик построена модель шнек-прессового отжима, учитывающая связанность задач течения вязкой смеси и фильтрации образующейся жидкой компоненты через массив перерабатываемого материала. Построен план численного эксперимента в соответствии с методом ортогонального центрального композиционного планирования. С использованием экспериментально полученной зависимости коэффициента проницаемости экструдата рапса от массовой концентрации выжимаемого масла и уровня давления в экструдере проведено моделирование отжима при различных значениях параметров шнек-пресса. Найдены коэффициенты уравнений регрессии для функций часового массового выхода масла, удельной энергии и остаточной массовой концентрации масла, определена степень влияния геометрических параметров и скорости вращения шнека на указанные величины.
Шнек-пресс, отжим, экструзия, коэффициент проницаемости, рапс, рапсовое масло, математическая модель
Короткий адрес: https://sciup.org/14320678
IDR: 14320678 | УДК: 532.5?678
Simulation of screw–press oil extraction as a set of two processes: incompressible viscous mixture flow and fluid filtration in porous medium
A model of oil extraction with a screw extruder has been developed in terms of integral characteristics. The model considers the process of oil extraction as a set of two processes: the flow of viscous mixture and the filtration of the liquid component in the processed material. The design of numerical experiment has been worked out in accordance with an orthogonal central composite design. Simulation of rapeseed oil extraction has been carried out for different parameters of the screw extruder using the experimentally obtained dependence of the rape permeability coefficient on oil concentration and pressure level of the extruder. The coefficients of regression equations have been found for the functions of oil output, specific energy and residual mass oil concentration. The effects of the geometrical parameters of the extruder and the rotational speed of the screw on the values examined have been estimated.
Список литературы Моделирование шнек–прессового отжима как совокупности процессов течения вязкой несжимаемой смеси и фильтрации жидкости сквозь пористую среду
- 1. Скульский О.И. Численное моделирование одночервячных экструдеров // Пластические массы. – 1997. – № 8. – С. 39-43. (Skul’skiy O.I. Numerical modeling of single-screw extruders // International Polymer Science and Technology. – 1998. – V. 25, N. 4. – P. 91-95).
- Скульский О.И., Славнов Е.В. Диффузия влаги при экструзионной переработке увлажненного зерна//Вычисл. мех. сплош. сред. -2008. -Т. 1, № 2. -С. 74-80.
- Славнов Е.В., Шакиров Н.В., Судаков А.И., Бузмакова С.В. Определение эффективного коэффициента фильтрации двухкомпонентной смеси//АВУ. -2008. -№ 9. -С. 58-60.
- 4. Славнов Е.В., Коробов В.П. Изменение наноструктуры зерна озимой ржи в результате экструзии // Доклады Россельхозакадемии. – 2010. – № 5. – С. 49-53. (Slavnov E.V., Korobov V.P. Change in the nanostructure of winter rye grain as a result of extrusion // Russian Agricultural Sciences. – 2010. – V. 36, N. 5. – P. 384-387.)
- Корякина М.А. Оптимизация параметров шнека экструдера для получения рапсового масла//Известия ОГАУ. -2011. -Т. 3, № 31-1. -С. 71-74.
- Корякина М.А. Повышение эффективности работы одношнекового экструдера на основе структурно-параметрического синтеза для прессования семян рапса: Автореф. дис. канд. тех. наук. -Оренбург, Оренбургский государственный университет, 2011. -19 с.
- Barnes E.C., Wilson D.I., Johns M.L. Velocity profiling inside a ram extruder using magnetic resonance (MR) techniques//Chem. Eng. Sci. -2006. -V. 61, N. 5. -P. 1357-1367.
- Зубкова Т.М. Параметрический синтез технологических объектов с использованием программных средств//Вестник ОГУ. -2006. -№ 5. -С. 150-157.
- Chen Z., Ikeda K., Murakami T., Takeda T. Drainage phenomenon of pastes during extrusion//J. Mater. Sci. -2000. -V. 35, N. 10. -P. 2517-2523.
- Roussel N., Lanos C. Particle fluid separation in shear flow of dense suspensions: experimental measurements on squeezed clay pastes//Appl. Rheol. -2004. -V. 14, N. 5. -P. 256-265.
- Mascia S., Patel M.J., Rough S.L., Martin P.J., Wilson D.I. Liquid phase migration in the extrusion and squeezing of microcrystalline cellulose pastes//Eur. J. Pharm. Sci. -2006. -V. 29, N. 1. -P. 22-34.
- Славнов Е.В. Изменение проницаемости масличных культур в процессе отжима масла на примере экструдата рапса//Доклады Россельхозакадемии. -2013. -№ 3. -С. 58-60.
- Славнов Е.В., Петров И.А., Судаков А.И. Динамика отжима масла из деформируемого пористого массива (эксперимент)//Труды XVII Зимней школы по механике сплошных сред, 28 февраля-3 марта, Пермь, 2011. -Пермь-Екатеринбург: ИМСС УрО РАН, 2011. -1 CD-ROM.
- Славнов Е.В., Петров И.А. Изменение вязкости экструдата рапса в процессе отжима масла//Аграрный вестник Урала. -2011. -№ 6. -С. 42-44.
- Янков В.И., Боярченко В.И., Первадчук В.П. Переработка волокнообразующих полимеров: В семи томах. Том II. Течение полимеров в шнековых насосах. -Москва-Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2005. -998 с.
- Раувендааль К. Экструзия полимеров. -СПб.: Профессия, 2010. -768 с.
- Ландау Л.Д. Лифшиц Е.М. Гидродинамика. -М.: Наука, 1986. -736 с.
- Справочник инженера машиностроителя/Под ред. Н.С. Ачеркана. -М.: ГНТИ «Машгиз», 1956. -Т. 2. -562 с.
- Anferov S.D., Skulskiy O.I., Slavnov E.V. Mathematical model of rape oil extrusion extraction//Journal of International Scientific Publications: Ecology & Safety. -2012. -V. 6, Part 2. -P. 81-87. (URL: http://www.scientific-publications.net/download/ecology-and-safety-2012-2.pdf).
- Финни Д. Введение в теорию планирования экспериментов. -М.: Наука, 1970. -288 с.
