Материал: Наукоемкие технологии и материалы. сборник трудов региональной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых

Впроцессе экструзии равномерность работы экструдера и как следствие качество готового продукта зависит от сочетания характеристик рабочего и формующего инструментов экструдера. Сопротивление, оказываемое матрицей экструдера, будет зависеть от соотношения площади и длины формующего канала.

Для моделирования течения расплава зернового продукта в кольцевом формующем канале динамической матрице экструдера была выбрана система моделирования FlowVision.

Целью моделирования движения расплава в расчетной области является получение распределения скорости и давления по длине формующего канала, а также исследование динамики изменения частоты вращения дорна и увеличение зазора между конусами дорна и фильеры этих параметры.

После завершения вычислений данный программный комплекс дает возможность визуализировать изменение давления и скорости движения расплава по длине формующего канала.

Таким образом, численное решение математической модели позволило оптимизировать геометрию формующего узла экструдера, обеспечивающую выравнивание давлений и поля скоростей зерновой оболочки и начинки на выходе из канала и на основании полученных данных изготовить формующий узел, который в дальнейшем использовался для проведения экспериментальных исследований.

На основании полученных данных была спроектирована экспериментальная установка одношнекового экструдера (рисунок) с динамической матрицейкоторая по своим технико-эконо-мическим характеристикам сопоставимы с импортными установками. Установкасостоит из станины 1; привода 2; цепной передачи 3; подшипника 4; шнека 5; рабочей камеры 6; фланца 7; конуса 8; дорна 9; подшипника дорна 10; салазок 11; ременной передачи 12; привода дорна 13. Давление в матрице при экструзии является важным параметром, определяющим глубину физико-химических изменений в компонентах перерабатываемого сырья. Уменьшение рабочего зазора приводит к повышению давления расплава экструдата, что обусловлено большим сопротивлением фильеры с меньшим зазором. С повышением влажности системы вязкость смеси уменьшается, что приводит к снижению давления

Впроцессе динамического формования экструдат выходит в виде бесконечных лент, которые разрываются на хрупкие кусочки

101

благодаря взрывному испарению воды и истирающему действию вращающегося дорна. Величина рабочего зазора предопределяет гранулометрические характеристики продукта. С уменьшением зазора в матрице величина ширины лент снижается, они начинают разрываться на кусочки. Однако чрезмерно малый зазор 0,4…0,8 мм приводит к подгоранию продукта и забиванию матрицы.

Экструдер ЭУМ-1

В результате обработки при рациональных параметрах (давлении 5…7 МПа, зазор между конусом и дорном 1·10-3…2·10-3м) получен экструдированный белковый текстурат, который имеет удовлетворительные потребительские данные и может быть рекомендован для использования в качестве ценной пищевой добавки в хлебопекарной, мясной и других отраслях промышленности.

УДК 004.896

РАЗРАБОТКА РОБОТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОВОГО ОБНАРУЖЕНИЯ СКРЫТЫХ ОБЪЕКТОВ

Вернигорова Е.В.

Военный авиационный инженерный университет (г.Воронеж)

E-mail: werni.ew@mail.ru

Актуальность: инфракрасная (ИК) техника широко используется в военном деле. Эффективность применения ИК-приборов определяется их геометрическим разрешением и температурной чувствительностью. Разработанные технологии применения воз-

102

душной тепловизионной аппаратуры успешно используются для решения ряда военных и экономических задач: тепловой разведки, контроля объектов трубопроводного транспорта энергоресурсов, экологического мониторинга и ликвидации экологических катастроф.

Число решаемых ИК-системами задач по мере совершенствования соответствующей элементной базы и технологий приема и обработки тепловых излучений постоянно увеличивается. Однако есть ряд актуальных задач, которые известными методами либо не решаются, либо решаются не достаточно эффективно. К ним, в частности, относятся задачи тепловой локации ряда скрытых подповерхностных объектов.

Возможности тепловой локации скрытых подповерхностных объектов известны. Однако существующие методы, основанные на тепловых моделях скрытых подповерхностных объектов в условиях естественного теплообмена, позволяют обнаруживать лишь объекты, температура которых существенно отличается от температуры грунта (трубопроводы и т.п.). В случае примерного равенства температуры грунта и подповерхностного объекта (например, мины, кабели связи и т.д.), для обнаружения последнего требуются многократные наблюдения участка местности в различных условиях естественного теплообмена. Как следствие, время поиска объекта становится неприемлемо большим.

Цель: Создание роботизированной системы активной тепловой локации пластмассовых и металлических объектов в приповерхностном слое грунта с показателем вероятности обнаружения не ниже 0,9 при вероятности ложной тревоги 0,01.

Задачи:

-обоснование структуры роботизированной системы и технологии поиска лоцируемых объектов в естественных условиях теплообмена;

-разработка метода измерения теплофизических свойств лоцируемых объектов в слое грунта путем его активного теплового нагрева в локальной области;

-разработка и экспериментальная апробация алгоритмов поиска лоцируемых объектов на основе обработки инфракрасных изображений и их преобразования в изображения теплофизических свойств;

-создание роботизированной системы активной тепловой лока-

103

ции скрытых подповерхностных объектов на основе интеллектуальной оболочки логико-лингвистической модели выбора метода и алгоритма ее функционирования, адаптированных к условиям окружающей среды.

Методика исследований: дальнейшее развитие методов тепловой локации связано с разработкой моделей при активном тепловом воздействии на поверхность грунта, учитывающих нелинейные эффекты, в частности, зависимость теплофизических свойств, коэффициента теплоотдачи от температуры, а также уточнение граничных условий, наличие контактного термического сопротивления на границе скрытого объекта и почвы. Это позволяет значительно повысить адекватность моделей реальным тепловым процессам и более эффективно проводить анализ термограмм. Создание таких систем возможно на базе роботизированных подвижных платформ, обработка информации в которых производится на основе решения коэффициентных обратных задач теплопроводности.

Результаты полученные на данный момент:

–создано средство технического диагностирования теплоизоляционных материалов внедренное в ОАО «Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. С.П. Королева» для измерения и контроля теплофизических свойств теплоизоляции и теплозащиты космических аппаратов;

–создана оптико-электронная система теплового обнаружения подповерхностных объектов, реализованная на 12 кафедре технических гидрометеорологических средств и средств воздушной разведки Военного авиационного инженерного университета (г. Воронеж).

УДК 66.066

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СЕПАРИРОВАНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ

Сафин А.А.

Военный авиационный инженерный университет (г. Воронеж)

E-mail: safin_albert@mail.ru

В любом нефтепродукте имеются загрязнения, возникшие в процессе его производства, и загрязнения, которые попали в жид-

104

кость в результате износа трущихся пар агрегатов, контакта с окружающей средой, появились в результате физико-химических изменений и продуктов распада. В нефти, являющейся основой большинства применяемых жидких топлив, моторных масел и жидкостей гидравлических систем, имеются такие нежелательные компоненты, как непредельные углеводороды, асфальтосмолистые вещества, зольные элементы, нафтеновые кислоты, азотные и сернистые соединения, твердые парафины, церезины. Наличие загрязнений жидкости приводит к изменению физических и химических свойств нефтепродуктов.

Предлагается технология сепарирования диэлектрических жидкостей позволяющая повысить надежность и долговечность оборудования нефте- и газоперерабатывающих предприятий путем удаления из нефти и газового конденсата, а также продуктов их переработки эмульсионной воды и частиц микрозагрязнений.

Суть способа повышения качества жидких органических энергоносителей, заключается в создании особых условий кинетики очищаемой жидкости в сочетании с воздействием на нее электрических полей высокой напряженности. При воздействии на указанные жидкости силовых электрических полей происходит:

-разделение жидкостей с различными диэлектрическими проницаемостями с последующим вытеснением из нефти, нефтепродуктов и газового конденсата эмульсионной воды;

-вытеснение из нефти, нефтепродуктов и газового конденсата загрязнений различной природы, а именно пыли, спор, плесени, бактерий и др., что приводит, во-первых, к повышению чистоты нефти, нефтепродуктов и газового конденсата, а во-вторых, к предотвращению биохимической коррозии оборудования;

-регенерация физико-химических свойств нефтепродуктов и газового конденсата.

Инновационность идеи заключается в том, что сепарирование будет основываться на действии электростатических полей на частицы загрязнений и растворенную в диэлектрических жидкостях воду.

Предлагаемое устройство сепарирования диэлектрических жидкостей имеет небольшие габариты, потребляемая мощность 30300 Ватт в зависимости от объемов прокачиваемой жидкости, обладает хорошими эргономическими качествами, предельно простое в эксплуатации, электробезопасно. Благодаря тому, что в предлагае-

105